CN216387551U - 共聚焦显微镜系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光学显微成像技术领域，公开了一种共聚焦显微镜系统，该系统包括：光源到样品依次设有共聚焦准直模块、第一二向色镜、第一振镜、第二振镜、第二二向色镜和显微物镜，所述样品到共聚焦像面依次设有所述显微物镜、所述第二二向色镜、所述第二振镜、所述第一振镜、所述第一二向色镜和共聚焦成像模块，其中，所述共聚焦成像模块包括依次设置的第一单镜片和第一双胶合透镜，所述第一单镜片为玻璃球面镜的单镜片；本实用新型通过单镜片和双胶合透镜组合实现了对荧光起到了汇聚的作用，保证物面返回的荧光可以完美的汇聚在焦点上，整个共聚焦光路简单，第一单镜片为玻璃球面镜的单镜片，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学显微成像技术领域，尤其涉及一种共聚焦显微镜系统。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人们对光学显微成像的认识也不断深入，与此同时也提出了更高的要求。看得更细、看得更清楚已经成了不断追求的目标。为了解决这个问题，一系列相应的技术也随之诞生。2006年以来各国研究人员提出共聚焦扫描显微镜(Confocal laser scanning microscope，CLSM)、随机光学重构显微镜(stochasticoptical reconstruction microscopy，STORM)等。
但在现有技术中，通常采用使用非球面透镜实现共聚焦成像等功能，设备成本高，光路设计复杂。
上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种共聚焦显微镜系统，旨在解决现有技术中采用非球面透镜实现共聚焦成像等功能，设备成本高，光路设计复杂的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种共聚焦显微镜系统，包括：
光源到样品依次设有共聚焦准直模块、第一二向色镜、第一振镜、第二振镜、第二二向色镜和显微物镜；
所述光源发射激光，所述共聚焦准直模块对所述激光进行准直扩束，所述第一二向色镜将准直扩束后的准直扩束光束反射到所述第一振镜，所述第一振镜将所述准直扩束光束反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述准直扩束光束反射到所述第二二向色镜，所述第二二向色镜将所述准直扩束光束反射到所述显微物镜；
所述显微物镜将所述准直扩束光束汇聚在物镜焦面上，以激发被荧光染色的所述样品并激发出特定波段的荧光；
所述样品到共聚焦像面依次设有所述显微物镜、所述第二二向色镜、所述第二振镜、所述第一振镜、所述第一二向色镜和共聚焦成像模块；其中，所述共聚焦成像模块包括依次设置的第一单镜片和第一双胶合透镜，所述第一单镜片为玻璃球面镜的单镜片；
所述第二二向色镜将所述特定波段的荧光反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述特定波段的荧光反射到所述第一振镜，所述第一振镜将所述第二特定波段的荧光反射到所述第一二向色镜；
所述第一二向色镜通过所述特定波段的荧光；
所述共聚焦成像模块对所述特定波段的荧光进行聚焦，在所述共聚焦像面处成像。
优选地，所述第一双胶合透镜第一双胶合透镜包含三个面，其中两个为凸面，一个为凹面；且，所述第一双胶合透镜为玻璃球面镜的双胶合透镜。
优选地，所述共聚焦准直模块包括依次设置的第二单镜片、第三单镜片和第二双胶合透镜。
优选地，所述第二单镜片和第三单镜片均为玻璃球面镜的单镜片。
优选地，所述第二双胶合透镜包含三个面，其中两个为凹面，一个为凸面；且，所述第二双胶合透镜为玻璃球面镜的双胶合透镜。
优选地，所述光源为激光器，所述激光的波段包括405nm、488nm、561nm或638nm。
优选地，将所述第二二向色镜替换为平面反射镜。
优选地，还包括：控制器，控制所述光源的开关，并控制所述第一振镜和所述第二振镜的摆动。
优选地，所述光源和所述共聚焦准直模块的中轴线均平行于空间坐标系的Z轴，所述第一二向色镜与所述Z轴呈所述预设角度放置，所述第一振镜的旋转轴与所述第二振镜的旋转轴垂直，所述共聚焦成像模块平行于空间坐标系的X轴放置。
优选地，所述预设角度为45°或135°。
本实用新型中，所述共聚焦显微镜系统包括：光源到样品依次设有共聚焦准直模块、第一二向色镜、第一振镜、第二振镜、第二二向色镜和显微物镜，所述光源发射激光，所述共聚焦准直模块对所述激光进行准直扩束，所述第一二向色镜将准直扩束后的准直扩束光束反射到所述第一振镜，所述第一振镜将所述准直扩束光束反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述准直扩束光束反射到所述第二二向色镜，所述第二二向色镜将所述准直扩束光束反射到所述显微物镜，所述显微物镜将所述准直扩束光束汇聚在物镜焦面上，以激发被荧光染色的所述样品并激发出特定波段的荧光，所述样品到共聚焦像面依次设有所述显微物镜、所述第二二向色镜、所述第二振镜、所述第一振镜、所述第一二向色镜和共聚焦成像模块；其中，所述共聚焦成像模块包括依次设置的第一单镜片和第一双胶合透镜，所述第一单镜片为玻璃球面镜的单镜片，所述第二二向色镜将所述特定波段的荧光反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述特定波段的荧光反射到所述第一振镜，所述第一振镜将所述第二特定波段的荧光反射到所述第一二向色镜，所述第一二向色镜通过所述特定波段的荧光，所述共聚焦成像模块对所述特定波段的荧光进行聚焦，在所述共聚焦像面处成像。本实用新型通过单镜片和双胶合透镜组合实现了对荧光起到了汇聚的作用，保证物面返回的荧光可以完美的汇聚在焦点上，整个共聚焦光路简单，第一单镜片为玻璃球面镜的单镜片，成本低。
附图说明
图1是本实用新型共聚焦显微镜系统实施例的结构示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，提出本实用新型共聚焦显微镜系统实施例。
在本实施例中，所述共聚焦显微镜系统，包括：
光源01到样品依次设有共聚焦准直模块02、第一二向色镜03、第一振镜04、第二振镜05、第二二向色镜06和显微物镜07；
所述光源01发射激光，所述共聚焦准直模块02对所述激光进行准直扩束，所述第一二向色镜03将准直扩束后的准直扩束光束反射到所述第一振镜04，所述第一振镜04将所述准直扩束光束反射到所述第二振镜05，所述第二振镜05将所述准直扩束光束反射到所述第二二向色镜06，所述第二二向色镜06将所述准直扩束光束反射到所述显微物镜07。
应理解的是，所述光源01可以是激光器，所述第一激光器发射的所述激光为可见光，波段在400-700nm以内。所述系统还包括控制器，所述控制器控制所述激光器的开关。所述系统还包括计算机，所述计算机作为所述控制器的上位机。
可理解的是，所述共聚焦准直模块02，对所述激光进行准直扩束，所述准直扩束光束无法透过所述第一二向色镜03，所述第一二向色镜03将所述准直扩束光束反射到所述第一振镜04和所述第二振镜05的平面反射镜上面，所述准直扩束光束经过所述第一振镜04和所述第二振镜05反射到所述第二二向色镜06，所述第二二向色镜06将所述准直扩束光束反射到所述显微物镜07，进入到所述显微物镜07中。
所述显微物镜07将所述准直扩束光束汇聚在物镜焦面上，以激发被荧光染色的所述样品并激发出特定波段的荧光；
所述样品到共聚焦像面依次设有所述显微物镜07、所述第二二向色镜06、所述第二振镜05、所述第一振镜04、所述第一二向色镜03和共聚焦成像模块；其中，所述共聚焦成像模块包括依次设置的第一单镜片08和第一双胶合透镜09，所述第一单镜片08为玻璃球面镜的单镜片；
所述第二二向色镜06将所述特定波段的荧光反射到所述第二振镜05，所述第二振镜05将所述特定波段的荧光反射到所述第一振镜04，所述第一振镜04将所述第二特定波段的荧光反射到所述第一二向色镜03；
所述第一二向色镜03通过所述特定波段的荧光；
所述共聚焦成像模块对所述特定波段的荧光进行聚焦，在所述共聚焦像面处成像。
需要说明的是，所述激光的波段可以是405nm、488nm、561nm或638nm波段。所述准直扩束光束进入到所述显微物镜07中汇聚在物镜焦面上，激发被荧光染色后的所述样品并激发出所述特定波段的荧光。
在具体实现中，所述特定波段的荧光无法通过所述第二二向色镜06，则在所述特定波段的荧光到达所述第二二向色镜06时，被反射到所述第二振镜05和所述第一振镜04的平面反射镜上，再反射到所述第一二向色镜03，所述特定波段的荧光可穿透所述第一二向色镜03，则在所述特定波段的荧光，到达所述第一二向色镜03时，通过所述第一二向色镜03后进入到所述共聚焦成像模块中，最后成像在所述共聚焦像面上。
进一步地，所述第一双胶合透镜09第一双胶合透镜09包含三个面，其中两个为凸面，一个为凹面；且，所述第一双胶合透镜09为玻璃球面镜的双胶合透镜。
可理解的是，所述共聚焦成像模块由依次设置的第一单镜片08和第一双胶合透镜09组合而成，且所述第一双胶合透镜09第一双胶合透镜09包含三个面，其中两个为凸面，一个为凹面，针对荧光起到了汇聚的作用，保证物面返回的荧光可以完美的汇聚在焦点上。所述第一单镜片08为玻璃球面镜的单镜片，所述第一双胶合透镜09为玻璃球面镜的双胶合透镜，避免采用昂贵的非球面玻璃，降低加工成本。所述第一振镜04和所述第二振镜05呈90°放置，所述控制器控制所述第一振镜04和所述第二振镜05摆动，以实现所述样品的所有行列的扫描成像。
进一步地，所述共聚焦准直模块02包括依次设置的第二单镜片、第三单镜片和第二双胶合透镜。
进一步地，所述第二单镜片和第三单镜片均为玻璃球面镜的单镜片。
需要说明的是，所述共聚焦准直模块02中前面2个单镜片对光纤耦合输出的激光器进行扩束，后面的所述第二双胶合透镜对光源0101进行准直。整个系统灵活结合单镜片以及胶合镜片，匹配激光器输出光纤的NA，消除了可见光(400-700nm)的色差，可以适用于这个波段的光源01。所述第二单镜片和所述第三单镜片均为玻璃球面镜的单镜片，玻璃成本较非球面玻璃更低，更加有利于生产加工。
进一步地，所述第二双胶合透镜包含三个面，其中两个为凹面，一个为凸面；且，所述第二双胶合透镜为玻璃球面镜的双胶合透镜。
进一步地，所述系统还包括：控制器，控制所述光源01的开关，并控制所述第一振镜04和所述第二振镜05的摆动。
在本实施例中，共聚焦光路的共聚焦准直部分和共聚焦成像模块均属于自主开发设计，避免使用非球面透镜，而全部采用玻璃球面镜完成，通过单镜片与双胶合透镜的组合，实现了可见光范围的准直扩束以及聚焦成像功能，并且玻璃成本较非球面玻璃更低，更加有利于生产加工。
在另一实施例中，将所述第二二向色镜06替换为平面反射镜。
需要说明的是，所述第二二向色镜06只需对所述激光和所述特定波段的荧光进行反射，则可将所述第二二向色镜06替换为平面反射镜，进一步地降低成本。
进一步地，所述光源01和所述共聚焦准直模块02的中轴线均平行于空间坐标系的Z轴，所述第一二向色镜03与所述Z轴呈所述预设角度放置，所述第一振镜04的旋转轴与所述第二振镜05的旋转轴垂直，所述共聚焦成像模块平行于空间坐标系的X轴放置。
进一步地，所述预设角度为45°或135°。
在本实施例中，共聚焦光路设置简单，结合单镜片以及胶合镜片即可实现共聚焦准直功能和共聚焦成像功能，且均采用玻璃球面镜完成，避免使用非球面透镜，成本低。
上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种共聚焦显微镜系统，其特征在于，包括：
光源到样品依次设有共聚焦准直模块、第一二向色镜、第一振镜、第二振镜、第二二向色镜和显微物镜；
所述光源发射激光，所述共聚焦准直模块对所述激光进行准直扩束，所述第一二向色镜将准直扩束后的准直扩束光束反射到所述第一振镜，所述第一振镜将所述准直扩束光束反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述准直扩束光束反射到所述第二二向色镜，所述第二二向色镜将所述准直扩束光束反射到所述显微物镜；
所述显微物镜将所述准直扩束光束汇聚在物镜焦面上，以激发被荧光染色的所述样品并激发出特定波段的荧光；
所述样品到共聚焦像面依次设有所述显微物镜、所述第二二向色镜、所述第二振镜、所述第一振镜、所述第一二向色镜和共聚焦成像模块；其中，所述共聚焦成像模块包括依次设置的第一单镜片和第一双胶合透镜，所述第一单镜片为玻璃球面镜的单镜片；
所述第二二向色镜将所述特定波段的荧光反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述特定波段的荧光反射到所述第一振镜，所述第一振镜将所述特定波段的荧光反射到所述第一二向色镜；
所述第一二向色镜通过所述特定波段的荧光；
所述共聚焦成像模块对所述特定波段的荧光进行聚焦，在所述共聚焦像面处成像。
2.根据权利要求1所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述第一双胶合透镜第一双胶合透镜包含三个面，其中两个为凸面，一个为凹面；且，所述第一双胶合透镜为玻璃球面镜的双胶合透镜。
3.如权利要求1所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述共聚焦准直模块包括依次设置的第二单镜片、第三单镜片和第二双胶合透镜。
4.如权利要求3所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述第二单镜片和第三单镜片均为玻璃球面镜的单镜片。
5.如权利要求3所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述第二双胶合透镜包含三个面，其中两个为凹面，一个为凸面；且，所述第二双胶合透镜为玻璃球面镜的双胶合透镜。
6.如权利要求1所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述光源为激光器，所述激光的波段包括405nm、488nm、561nm或638nm。
7.如权利要求1所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，将所述第二二向色镜替换为平面反射镜。
8.如权利要求1所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，还包括：
控制器，控制所述光源的开关，并控制所述第一振镜和所述第二振镜的摆动。
9.如权利要求1～8中任一项所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述光源和所述共聚焦准直模块的中轴线均平行于空间坐标系的Z轴，所述第一二向色镜与所述Z轴呈预设角度放置，所述第一振镜的旋转轴与所述第二振镜的旋转轴垂直，所述共聚焦成像模块平行于空间坐标系的X轴放置。
10.如权利要求9所述的共聚焦显微镜系统，其特征在于，所述预设角度为45°或135°。
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