CN211086790U - 一种大视场手持式显微镜 - Google Patents
一种大视场手持式显微镜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211086790U CN211086790U CN201922220396.1U CN201922220396U CN211086790U CN 211086790 U CN211086790 U CN 211086790U CN 201922220396 U CN201922220396 U CN 201922220396U CN 211086790 U CN211086790 U CN 211086790U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microscope
- scanner
- objective
- view
- microscope objective
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/02—Objectives
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
Abstract
本实用新型涉及微型显微镜技术领域，具体为一种大视场手持式显微镜，包括显微镜物镜、扫描器，所述显微镜物镜的后焦平面位于显微镜物镜外，所述扫描器位于所述显微镜物镜的后焦平面上；所述显微镜物镜包括若干依次连接的镜片；所述扫描器包括依次连接的光电检测器、超薄片、滤光薄膜、光学镀膜。采用本方案能够获得低成本小体积且具有高数值孔径大视场成像显微镜物镜的显微镜。
Description
技术领域
本实用新型涉及微型显微镜技术领域，具体为一种大视场手持式显微镜。
背景技术
传统显微物镜是一种大孔径角和小视场角的光学系统。由于显微物镜被用来提供极高的分辨率(约为200nm，不考虑超分辨技术)，其放大率较高通常会造成视场很小。2001年Martin Oheim等(“Two-photon microscopy in brain tissue:parametersinfluencing the imaging depth”,Journal of Neuroscience Methods.111:29-37.)对近似数值孔径的高放大率物镜和低放大率物镜的性能进行对比，指出增大物镜前孔径对于提高荧光的收集效率有很大好处，特别对于深部的多光子荧光激发来说，文中所测试的日本奥林巴斯公司的20倍放大率0.95数值孔径物镜相对于63倍放大率0.9数值孔径物镜可提供10倍以上的荧光收集效率。
因此，最近日本奥林巴斯公司推出了10倍放大率0.6数值孔径物镜(视场＝1.8mm,焦距＝18mm,视场角5.725度，出曈直径16.24mm)和一系列25倍放大率0.95-1.05数值孔径物镜(视场＝0.72mm，焦距＝7.2mm，视场角5.725度，出瞳直径10.83mm)，日本尼康公司也推出了CFI75 16倍放大率0.8数值孔径物镜(视场＝1.5625mm，焦距＝12.5mm，视场角7.15度，出瞳直径15mm)和25倍放大率1.1数值孔径物镜(视场＝1mm，焦距＝8mm，视场角7.15度，出瞳直径13.233mm)。这些低放大率、高数值孔径的物镜主要依靠提高光束直径，从而带来具有大视场、大通光量的优点，但是其视场角与原有小光束直径的物镜保持一致。
随着近年来神经科学的发展，传统多光子显微镜的狭小视场无法满足对于海量神经细胞功能性成像的要求，一些研究组陆续实现了超大视场的多光子显微镜。例如，2015年美国P.S.Tsai等(“Ultra-large field-of-view two-photon microscopy”，OptExpress.2015 Jun 1；23(11):13833–13847.)依靠优化透镜色差实现了10mm直径超大视场，但其设计是基于4倍放大率0.28数值孔径物镜，分辨率过低，无法满足成像需求。2016年英国Gail McConell等(“A novel optical microscope for imaging large embryos andtissue volumes with sub-cellular resolution throughout”,eLife 2016；5：e18659.)实现了6mm宽，3mm厚样品的共聚焦和非线性成像，采用直径30mm的入射光束，定制了扫描器和直径63mm的大型物镜Mesolens。同样2016年美国K.Svoboda等(“A large field of viewtwo-photon mesoscope with subcellular resolution for in vivo imaging”,eLife2016；5：e14472.)实现了5mm超大视场，采用了直径20mm的入射光束，并结合线扫描提高成像速度。
但是以上超大视场、高数值孔径的物镜均是依靠提高入射光束直径，带来大视场、大通光量的优点，均存在以下缺点：物镜会非常昂贵，而且体积巨大。因此，现亟需一种低成本小体积且具有高数值孔径大视场成像显微镜物镜的显微镜。
实用新型内容
本实用新型意在提供一种大视场手持式显微镜，低成本、小体积且具有高数值孔径大视场成像显微镜物镜。
本实用新型提供基础方案：一种大视场手持式显微镜，包括显微镜物镜、扫描器，所述显微镜物镜的后焦平面位于显微镜物镜外，所述扫描器位于所述显微镜物镜的后焦平面上；所述显微镜物镜包括若干依次连接的镜片。
基础方案的工作原理及有益效果：传统激光扫描显微镜中扫描器和物镜之间必须安装扫描透镜和套筒透镜(tube lens)，由于显微镜物镜的后焦平面位于显微镜物镜外，因此有足够的空间安装扫描器，无需安装扫描透镜和套筒透镜，从而减少显微镜中的光学元件，进而减小显微镜的体积。其次显微镜中扫描和成像光路的长度缩短，也能进一步减小显微镜的体积。显微镜物镜包括若干依次连接的镜片，通过镜片的组合实现高数值孔径和大视场，从而获得高数值孔径大视场成像显微镜物镜，进而获得低成本小体积且具有高数值孔径大视场成像显微镜物镜的显微镜。
进一步，所述扫描器为单轴扫描器。有益效果：单轴扫描器结构简单，使用方便，易于获得，造价较低。
进一步，所述扫描器为双轴扫描器。有益效果：双轴扫描器的设置，能够结合线扫描提高成像速度。
进一步，所述扫描器的数量为两个，所述显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器之间。有益效果：显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器之间，从而减小显微镜物镜的体积，进而减小显微镜的体积。
进一步，所述显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器的中间。有益效果：显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器的中间，使得其最终的成像效果更好。
进一步，所述镜片为采用光学玻璃、高分子聚合物、红外成像材料中的一种制成的光学元件。有益效果：光学玻璃、高分子聚合物、红外成像材料等材料制作的光学元件，易于获得，且造价较低。
进一步，所述镜片的数量为五个。有益效果：通过五个镜片的组合，从而使显微镜物镜具备高数值孔径大视场。
进一步，还包括物镜壳体，所述物镜壳体包覆全部镜片。有益效果：物镜壳体的设置，能够保护镜片，避免镜片受损。
进一步，还包括用于手持的显微镜壳体，所述显微镜物镜、扫描器均设于显微镜壳体内。有益效果：显微镜壳体的设置，保护显微镜内的光学元件。
进一步，所述扫描器包括依次连接的光电检测器、超薄片、滤光薄膜、光学镀膜。有益效果：光学镀膜的设置，能够分离开激发光和发射光。超薄片、滤光薄膜的设置，能够滤除激发光。光电检测器的设置，能够对穿过光学镀膜、滤光薄膜、超薄片的发射光进行光电转换。通过光电检测器、超薄片、滤光薄膜、光学镀膜的设置能够实现多个功能，即其能替代多个光学元件，通过减小显微镜内的元件数量，从而减少显微镜的体积和重量，进而使得其应用更为灵活。
附图说明
图1为本实用新型一种大视场手持式显微镜实施例一的光路示意图；
图2为本实用新型一种大视场手持式显微镜实施例一的激发光波长的场曲和畸变图；
图3为本实用新型一种大视场手持式显微镜实施例一的激发光焦平面渐晕图；
图4为本实用新型一种大视场手持式显微镜实施例五二向色镜扫描器的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、扫描器6、光电检测器11、第一驱动器12、光学镀膜13、滤光薄膜14、超薄片15。
实施例一
一种大视场手持式显微镜，包括显微镜物镜、扫描器6，根据激发光波长计算显微镜物镜的后焦平面，显微镜物镜的后焦平面位于显微镜物镜镜体之外，扫描器6位于显微镜物镜的后焦平面上，扫描器6可采用现有的单轴扫描器6，也可采用现有的双轴扫描器6，在本实施例中，扫描器6优选为单轴扫描器6。显微镜物镜包括若干依次连接的镜片，镜片为采用光学玻璃、高分子聚合物、红外成像材料中的一种制成的光学元件，在本实施例中，镜片优选为光学玻璃制成的球面镜片。
如附图1所示，具体的，在本实施例中，以镜片数量为五个进行说明，为便于区分，将若干镜片分别定义为第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5。将靠近成像的一侧定义为像侧，靠近实验样品的一侧定义为物侧，即图1中左侧为像侧，右侧为物侧。沿像侧至物侧方向，第一镜片1至第五镜片5依次设置，将第一镜片1的左侧定义为第一像侧，右侧定义为第一物侧，依次将第二镜片2的左侧定义为第二像侧，右侧定义为第二物侧；第三镜片3的左侧定义为第三像侧，右侧定义为第三物侧；第四镜片4的左侧定义为第四像侧，右侧定义为第四物侧；第五镜片5的左侧定义为第五像侧，右侧定义为第五物侧。第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5的详细参数见表一。
表一镜片参数表
本实用新型采用保持入射光束直径不变，增大视场角，外置物镜后焦平面的设计理念，为标准台式多光子显微镜提供一种低成本小体积的高数值孔径大视场成像显微镜物镜。当激发光波长为920纳米，发射光波长为520纳米时，其数值孔径为0.7，工作距离为1毫米，视场直径1.65毫米。本实施例用于非线性光学成像，因此对消色差要求不高。当用于活体生物组织成像，对于场曲的畸变的要求不高，其激发光波长的场曲和畸变图，如附图2所示。当激发光波长在最大视角下达到大于0.5的透射效率时，其激发光焦平面渐晕图，如附图3所示。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：扫描器6的数量为两个，显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器6之前，在本实施例中，显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器6的中间。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于：还包括物镜壳体，物镜壳体包覆全部镜片。
实施例四
本实施例与实施例一的不同之处在于：还包括用于手持的显微镜壳体，显微镜物镜、扫描器6均设于显微镜壳体内。
实施例五
本实施例与上述实施例的不同之处在于：如附图4所示，扫描器6件包括镜体，以及能够驱动镜体的第一驱动器12，第一驱动器12与镜体固定连接，在本实施例中，第一驱动器12与镜体焊接。镜体上设有镜面，镜面的形状为轴对称图形，例如多边形、圆形、椭圆形，在本实施例中，镜面的形状为圆形。镜面上依次连接有光电检测器11、超薄片15、滤光薄膜14、光学镀膜13，光电检测器11、超薄片15、滤光薄膜14、光学镀膜13与镜面形状匹配。光电检测器11为光电二极管、光电三极管、光电倍增管、电荷耦合器件、金属半导体氧化物器件中的一种，在本实施例中，光电检测器11优选为光电二极管。光电检测器11与外部计算机连接，其连接方式为参考现有技术中光电二极管与计算机的连接，因此不再赘述。
光学镀膜13为偏振分光薄膜、二向色镜薄膜中的一种，当扫描器6件应用于微型扫描显微镜等，被观测物体的激发光和发射光具有不同波长时，二向色镜薄膜用于将激发光反射到被观测物体，被观测物体激发的发射光穿过二向色镜薄膜，滤光薄膜14用于滤出剩余的激发光，光电检测器11接收穿过的滤光薄膜14的发射光实现光电转换。当扫描检测器应用于微型激光雷达模块时，外部光源发出的S线偏振光经过外部透镜准直后，由偏振分光薄膜反射，再由外部波片改变线偏振光的偏振方向，经过实验样品反射后再次穿过外部波片使大部分反射光的偏振方向为P方向，偏振分光薄膜反射S线偏振光并透过P线偏振光，最终P线偏振光穿过超薄片15和滤光片被光电检测器11收集。在本实施例中，光学镀膜13优选为偏振分光薄膜。显微镜中还包括其余构建光路的光学元件，其可采用现有技术，因此不再赘述。
以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种大视场手持式显微镜，包括显微镜物镜、扫描器，其特征在于：所述显微镜物镜的后焦平面位于显微镜物镜外，所述扫描器位于所述显微镜物镜的后焦平面上；所述显微镜物镜包括若干依次连接的镜片。
2.根据权利要求1所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述扫描器为单轴扫描器。
3.根据权利要求1所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述扫描器为双轴扫描器。
4.根据权利要求2所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述扫描器的数量为两个，所述显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器之间。
5.根据权利要求4所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述显微镜物镜的后焦平面位于两个扫描器的中间。
6.根据权利要求1所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述镜片为采用光学玻璃、高分子聚合物、红外成像材料中的一种制成的光学元件。
7.根据权利要求1所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述镜片的数量为五个。
8.根据权利要求1所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：还包括物镜壳体，所述物镜壳体包覆全部镜片。
9.根据权利要求8所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：还包括用于手持的显微镜壳体，所述显微镜物镜、扫描器均设于显微镜壳体内。
10.根据权利要求1所述的一种大视场手持式显微镜，其特征在于：所述扫描器包括依次连接的光电检测器、超薄片、滤光薄膜、光学镀膜。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910063332 | 2019-01-23 | ||
| CN2019100633327 | 2019-01-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211086790U true CN211086790U (zh) | 2020-07-24 |
Family
ID=69448293
Family Applications (10)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910713367.0A Pending CN111474694A (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN201921247897.2U Active CN210572987U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN201921248382.4U Active CN210166557U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场成像镜头 |
| CN201921248597.6U Active CN210155404U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场扫描成像结构、显微镜及显微探头 |
| CN201921247899.1U Active CN210155401U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场显微镜物镜 |
| CN201910713390.XA Pending CN111474695A (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场显微镜物镜 |
| CN201921256740.6U Active CN210155407U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-05 | 一种大视场头戴式显微镜 |
| CN201910717807.XA Pending CN111474696A (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-05 | 一种大视场头戴式显微镜 |
| CN201922220396.1U Active CN211086790U (zh) | 2019-01-23 | 2019-12-11 | 一种大视场手持式显微镜 |
| CN201911288473.5A Pending CN110794565A (zh) | 2019-01-23 | 2019-12-11 | 一种大视场手持式显微镜 |
Family Applications Before (8)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910713367.0A Pending CN111474694A (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN201921247897.2U Active CN210572987U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN201921248382.4U Active CN210166557U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场成像镜头 |
| CN201921248597.6U Active CN210155404U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场扫描成像结构、显微镜及显微探头 |
| CN201921247899.1U Active CN210155401U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场显微镜物镜 |
| CN201910713390.XA Pending CN111474695A (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-02 | 一种大视场显微镜物镜 |
| CN201921256740.6U Active CN210155407U (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-05 | 一种大视场头戴式显微镜 |
| CN201910717807.XA Pending CN111474696A (zh) | 2019-01-23 | 2019-08-05 | 一种大视场头戴式显微镜 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911288473.5A Pending CN110794565A (zh) | 2019-01-23 | 2019-12-11 | 一种大视场手持式显微镜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (10) | CN111474694A (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111638594A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 南方科技大学 | 一种光学系统 |
| CN113189741A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-30 | 苏州溢博伦光电仪器有限公司 | 高数值孔径扫描透镜 |
| CN113189758A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-30 | 苏州溢博伦光电仪器有限公司 | 一种显微镜物镜 |
-
2019
- 2019-08-02 CN CN201910713367.0A patent/CN111474694A/zh active Pending
- 2019-08-02 CN CN201921247897.2U patent/CN210572987U/zh active Active
- 2019-08-02 CN CN201921248382.4U patent/CN210166557U/zh active Active
- 2019-08-02 CN CN201921248597.6U patent/CN210155404U/zh active Active
- 2019-08-02 CN CN201921247899.1U patent/CN210155401U/zh active Active
- 2019-08-02 CN CN201910713390.XA patent/CN111474695A/zh active Pending
- 2019-08-05 CN CN201921256740.6U patent/CN210155407U/zh active Active
- 2019-08-05 CN CN201910717807.XA patent/CN111474696A/zh active Pending
- 2019-12-11 CN CN201922220396.1U patent/CN211086790U/zh active Active
- 2019-12-11 CN CN201911288473.5A patent/CN110794565A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN210155401U (zh) | 2020-03-17 |
| CN111474696A (zh) | 2020-07-31 |
| CN210572987U (zh) | 2020-05-19 |
| CN210155407U (zh) | 2020-03-17 |
| CN210166557U (zh) | 2020-03-20 |
| CN110794565A (zh) | 2020-02-14 |
| CN111474695A (zh) | 2020-07-31 |
| CN210155404U (zh) | 2020-03-17 |
| CN111474694A (zh) | 2020-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN211086790U (zh) | 一种大视场手持式显微镜 | |
| US7485878B2 (en) | Laser microdissection unit | |
| Kashekodi et al. | Miniature scanning light-sheet illumination implemented in a conventional microscope | |
| JP2017502300A (ja) | 多焦点多光子イメージングシステム及び方法 | |
| JP2013535687A (ja) | 固体開口数増加レンズを備えたサイトメトリーシステム | |
| WO2011079126A2 (en) | Method and apparatus for microscopic imaging system with wide field of view and high collection efficiency | |
| CN108982443A (zh) | 多光子激发的近红外二区荧光扫描显微成像系统 | |
| Yu et al. | Microlens array snapshot hyperspectral microscopy system for the biomedical domain | |
| CN1355424A (zh) | 光纤倏逝波生物传感器 | |
| CN210155429U (zh) | 一种包含光电检测器的共振扫描器 | |
| CN210155406U (zh) | 一种三维头戴式显微镜 | |
| CN210775221U (zh) | 一种便携式荧光细胞分析系统 | |
| CN218728316U (zh) | 一种使用衍射光栅的多波长激光光源共聚焦显微镜 | |
| US20210033841A1 (en) | Mirror image microscopy for increased collection | |
| CN211086791U (zh) | 一种手持式显微镜 | |
| JP2016095408A (ja) | 走査型顕微鏡 | |
| CN110780439A (zh) | 一种手持式三维扫描显微镜 | |
| CN211086785U (zh) | 一种手持式三维扫描显微镜 | |
| US20080144167A1 (en) | Optical imaging system and method for high speed and high resolution | |
| CN113189758A (zh) | 一种显微镜物镜 | |
| CN114778500B (zh) | 一种高功率大视场多波段照明荧光成像系统 | |
| US8094384B2 (en) | Camera, handlens, and microscope optical system for imaging and coupled optical spectroscopy | |
| Fiolka | Rapid volumetric imaging with light-sheet microscopy | |
| CN113189741A (zh) | 高数值孔径扫描透镜 | |
| Kitagawa | Theory and principal technologies of the laser scanning confocal microscope |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |