TWI734499B

TWI734499B - 顯微鏡之結構

Info

Publication number: TWI734499B
Application number: TW109117901A
Authority: TW
Inventors: 蔡孟燦; 李承育
Original assignee: 長庚大學
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2021-07-21
Also published as: TW202144855A

Abstract

本發明提供一種顯微鏡之結構，其包含一基座上方設置一支架組，該支架組上方再設置一鏡頭組，該支架組包含一第一支撐臂以及一第二支撐臂，該第一、二支撐臂個別設置之一第一光源及一第二光源，該第一、二光源個別射出二波長不同之光線至一樣本，再以該鏡頭組包含之一第一、二感光元件接收反射之光線，利用二波長不同之光線增加顯微鏡結構之成像精度。

Description

顯微鏡之結構

本發明是關於一種顯微鏡之結構，尤其係指一種可提供二種光源之光學掃描顯微鏡結構。

顯微鏡泛指將微小不可見或難見物品之影像放大，而能被肉眼或其他成像儀器觀察之工具，日常用語中之顯微鏡多指光學顯微鏡，放大倍率和清晰度(聚焦)為顯微鏡重要因素。

最早的顯微鏡是16世紀末期的荷蘭，由眼鏡商亞斯．詹森製造出來。同時另一位荷蘭科學家漢斯．利珀希也製造了類似功能的顯微鏡，在科學上使用顯微鏡是之後兩個人，第一個是義大利科學家伽利略，他在西元1611年通過顯微鏡觀察到一種昆蟲後，第一次對它的複眼進行了描述。第二個是荷蘭亞麻織品商人列文．虎克，他自己學會了磨製顯微鏡所使用的透鏡，他利用顯微鏡，第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動物，包含細胞壁；而後隨著時代的演進，顯微鏡被廣泛用於生物學及醫學中。

習知顯微鏡係利用透鏡放大物像送到眼睛或成像的儀器，解析度大約為一微米，可以看到細胞大小的物品。一般來說顯微鏡大都是指光學顯微鏡，光學顯微鏡依設計的不同，又可分為正立顯微鏡、倒立顯微鏡(又稱倒置顯微鏡)和解剖顯微鏡(又稱實體顯微鏡或立體顯微鏡)；又有偏光顯微鏡：又稱為岩石顯微鏡、礦物顯微鏡或金屬顯微鏡，用以觀察岩石、礦物及金屬表面，是利用光的不同性質(偏光)而做成的；相襯顯微鏡：觀察變形蟲、草履蟲等透明生物時，所使用的顯微鏡。它的特殊裝置可以將光透過生物體所產生的偏差，改變為明暗不同。

而習知顯微鏡為求更高解析度，而產生結合光學顯微鏡並利用雷射光作為光源，以達到特殊觀察需求的共聚焦顯微鏡(又譯作共軛焦顯微鏡)；其中，包含顯微裝置使用雷射散斑對比度成像（Laser speckles contrast image, LSCI）技術，雷射散斑對比度成像是透過雷射散斑於時間或空間變動現象來獲取生物組織的血管影像，此技術具備非侵入式、高影像對比和平面成像等優點。在此研究中我們建立一套顯微鏡式、雙波長雷射散斑對比成像系統，可用於小動物活體成像。

雷射是單色光源，具有高同調性、高功率密度、發散角度小等性質。當雷射打到粗糙不平的表面上時，同調性光源會自散射體的表面產生漫反射，造成來自不同方向、相位的散射波，並產生隨機的斑紋，這些斑紋稱為雷射散斑或雷射斑紋(Laser speckles)，而因為光自待測的平面漫反射回接收端的距離不同，在接收平面上會產生亮暗不一的斑點。若波峰對應波峰疊加時，會產生建設性干涉，於觀測面將會呈現亮點，反之若為波峰對應波谷，則會抵消並產生破壞性干涉，於觀測面上呈現暗點。來自的樣本體所有散射點，會於觀察平面上形成複雜的振幅擴散函數，當成像系統平面為無限長時，全部的成像點可被視為由多個不同相位、振幅的擴張函數所疊合，換句話說，雷射散斑可視為自由空間中幾何的干涉概念。

但習知使用雷射散斑或雷射斑紋(Laser speckles)技術，係使用習知之顯微裝置(如顯微鏡)，再搭配支架將雷射散斑所需的光源設置於顯微裝置旁，因此產業界急需一種可用於雷射散斑技術之顯微鏡結構，以對應雷射散斑技術使用於醫學、生物學等需光學顯微裝置之業界中。

有鑑於上述習知技術之問題，本發明提供一種顯微鏡之結構，其包含一基座上方設置一支架組，該支架組上方再設置一鏡頭組，該支架組利用其一第一支撐臂以及一第二支撐臂上設置之一第一光源及一第二光源，射出二波長不同之光線至樣本，並以該鏡頭組包含之二感光元件接收反射之光線，利用二波長不同之光線增加顯微鏡之成像精度。

本發明之一目的在於提供一種顯微鏡之結構，其利用顯微鏡之第一支撐臂以及第二支撐臂上設置之第一光源及第二光源，射出二波長不同之光線至欲觀測樣本，並以二感光元件接收反射之光線，提供包含二光源之顯微結構，並利用二波長不同之光線增加顯微鏡之成像精度。

為達到上述所指稱之各目的與功效，本發明提供一種顯微鏡之結構，其包含，一顯微鏡基座、一支架組以及一鏡頭組，該支架組包含一高度調整架、一第一支撐臂以及一第二支撐臂，該高度調整架設置於該顯微鏡基座之一上方，該第一支撐臂之一端設置於該高度調整架之一側，該第一支撐臂之另一端設置一第一光源，該第二支撐臂之一端設置於該高度調整架之另一側，該第二支撐臂之另一端設置一第二光源，該鏡頭組包含一滑槽，一本體、一物鏡、一分光鏡、一第一感光元件以及一第二感光元件，該滑槽設置於該高度調整架並位於該第一支撐臂以及該第二支撐臂之間，該本體滑設於該滑槽之一側，該物鏡設置於該本體之一下方，該分光鏡設置於該本體之一內側，並位於該物鏡之一上方，該第一感光元件對應該分光鏡設置於該本體之一上方，該第二感光元件對應該分光鏡設置於該本體之一側；其中，該第一光源射出一第一光線，該第二光源射出一第二光線，該第一光線以及該第二光線穿過該物鏡後，該分光鏡接收該第一光線以及該第二光線，該第一光線穿過該分光鏡射至該第一感光元件，該分光鏡射反射該第二光線，並射至該第二感光元件；此結構提供包含二光源之結構，並利用二波長不同之光線增加顯微鏡之成像精度。

本發明之一實施例中，其中該第一光線之波長係於600nm至700nm之間。

本發明之一實施例中，其中該第二光線之波長係於800nm至900nm之間。

本發明之一實施例中，其中該第一支撐臂包含，一第一連桿、一第一樞接件以及一第二連桿，該第一連桿之一端設置於該高度調整架之一側，該第一連桿之另一端以該第一樞接件樞接於該第二連桿之一端，該第二連桿之另一端設置該第一光源。

本發明之一實施例中，其中該第二支撐臂包含，一第三連桿、一第二樞接件以及一第四連桿，該第三連桿之一端設置於該高度調整架之另一側，該第三連桿之另一端以該第二樞接件樞接於該第四連桿之一端，該第四連桿之另一端設置該第二光源。

本發明之一實施例中，其中該第一光源射出該第一光線至一樣本，該第二光源射出該第二光線至該樣本，該樣本反射該第一光線至該分光鏡，該樣本反射該第二光線至該分光鏡。

本發明之一實施例中，其中該第一感光元件以及該第二感光元件電性連接一電子裝置，該第一感光元件傳輸一第一感測訊號至該電子裝置，該第二感光元件傳輸一第二感測訊號至該電子裝置。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：

本發明提供一種顯微鏡之結構，其包含一基座上方設置一支架組，該支架組上方再設置一鏡頭組，該支架組利用其一第一支撐臂以及一第二支撐臂上設置之一第一光源及一第二光源，射出二波長不同之光線至樣本，並以該鏡頭組包含之二感光元件接收反射之光線，利用二波長不同之光線增加顯微鏡之成像精度。

請參閱第1圖，其為本發明之實施例之結構示意圖，如圖所示，其係一種顯微鏡之結構1，其包含一基座10、一支架組20以及一鏡頭組30，該支架組20設置於該基座10上方，該鏡頭組30設置於該支架組20之一上方及一側。

再次參閱第1圖及第2圖，第2圖為本發明之實施例之結構俯視圖，如圖所示，於本實施例中，該基座10係支稱本實施例之結構，其可為板狀或片狀結構，該支架組20包含一高度調整架22、一第一支撐臂24以及一第二支撐臂26，該高度調整架22設置於該基座10之一上方，用於支撐該支架組20之結構，該第一支撐臂24之一端設置於該高度調整架22之一側，該第一支撐臂24之另一端設置一第一光源248，該第二支撐臂26之一端設置於該高度調整架22之另一側，該第二支撐臂26之另一端設置一第二光源268，該第一支撐臂24與該第二支撐臂26於二側夾設該高度調整架22，並提供該第一、二光源248、268之支撐，該鏡頭組30包含一滑槽31，一本體32、一物鏡33、一分光鏡34、一第一感光元件35以及一第二感光元件36，該滑槽31設置於該高度調整架22並位於該第一支撐臂24以及該第二支撐臂26之間，該本體32滑設於該滑槽31之一側，該物鏡33設置於該本體32之一下方，供光線進入，該分光鏡34設置於該本體32之一內側，並位於該物鏡33之一上方，該第一感光元件35對應該分光鏡34設置於該本體32之一上方，該第二感光元件36對應該分光鏡34設置於該本體32之一側，即該分光鏡34所分出之光線分別射至該第一感光元件35與該第二感光元件36中，以供人員觀測；於本實施例中，該第一、二支撐臂24、26係樞接於該高度調整架22，例如使用球形關節樞設於該高度調整架22之使該第一、二支撐臂24、26可於該高度調整架22之二側轉動，但本發明不在此限制；於本實施例中，該分光鏡34係使用習知之分光鏡(Beam splitter)，其至少可分離出二種不同波長之光線；本實施例之該第一、二光源248、268係使用雷射發光元件，但本發明不在此限制。

接續上述，於本實施例中，該第一支撐臂24更進一步包含，一第一連桿242、一第一樞接件244以及一第二連桿246，該第一連桿242之一端設置於該高度調整架22之一側，該第一連桿246之另一端以該第一樞接件244樞接於該第二連桿246之一端，該第二連桿246之另一端設置該第一光源248，使該第一支撐臂24形成雙連桿之結構，提升該第一支撐臂24之活動性，增加該第一光源248之照射範圍及照射角度。

續上述，於本實施例中，該第二支撐臂26包含，一第三連桿262、一第二樞接件264以及一第四連桿266，該第三連桿262之一端設置於該高度調整架22之另一側，該第三連桿262之另一端以該第二樞接件264樞接於該第四連桿266之一端，該第四連桿266之另一端設置該第二光源268，使該第二支撐臂26形成雙連桿之結構，與上述該第一支撐臂24相同，該結構可提升該第二支撐臂26之活動性，增加該第二光源268之照射範圍及照射角度。

請參閱第3圖及第4圖，第3圖為本發明之實施例之結構側視圖，第4圖為本發明之實施例之結構作動示意圖，如圖所示，於本實施例中，該本體32可上下滑動於該滑槽31內，以調整該物鏡33之焦距，該第一支撐臂24及該第二支撐臂26也可上下左右轉動，以調整該第一光源248及該第二光源268之位置；如圖所示，該第一光源248射出一第一光線L1，該第二光源268射出一第二光線L2，該第一光線L1以及該第二光線L2射至欲觀測之一樣本S，並從該樣本S反射至該物鏡33，該第一光線L1以及該第二光線L2穿過該物鏡33後射至該分光鏡34，該分光鏡34接收該第一光線L1以及該第二光線L2，該分光鏡34分離該第一光線L1，與該分光鏡34射分離並反射該第二光線L2，其中，該第一光線L1穿過該分光鏡34射至該第一感光元件35，該第二光線L2射至該第二感光元件35；於本實施例中，該第一光線L1之波長係使用與該第二光線L2之波長不同之光線，該第一光線L1之波長係於600nm至700nm之間，而該第二光線L2之波長係於800nm至900nm之間，利用不同波長之光線同時觀測一樣本，以增加樣本成像清晰度。

請參閱第5圖，其為本發明之實施例之電子裝置示意圖，如圖所示，於本實施例中，其中該第一感光元件34以及該第二感光元件35更電性連接一電子裝置40，該電子裝置40可為習知之個人電腦，本發明不在此限制，該第一感光元件34傳輸一第一感測訊號至該電子裝置40，該第二感光元件35傳輸一第二感測訊號至該電子裝置40，該電子裝置40藉由該第一、二感測訊號產生該樣本S之電子影像。

本實施例係於該基座10上方設置該支架組20，該支架組20包含該第一支撐臂24以及該第二支撐臂26，該第一支撐臂24以及該第二支撐臂26之一端各別設置之該第一光源248及該第二光源268，該第一光源248及該第二光源268射出該第一、二光線L1、L2至該樣本S，該鏡頭組30包含之該第一、二感光元件34、35接收該第一、二光線L1、L2，本實施例利用二波長不同之光線增加顯微鏡之成像精度。

綜上所述，本發明提供一種顯微鏡之結構，其係於該基座之上方設置該支架組，該支架組上方再設置該鏡頭組，該支架組利用其包含之該第一支撐臂以及該第二支撐臂調整該第一光源及該第二光源之位置，並各別射出二波長不同之光線至樣本，再以該鏡頭組包含之該第一、二感光元件接收反射後之二光線，本發明利用二波長不同之光線增加顯微鏡之成像精度，並提供結合雷射散斑技術之顯微鏡結構，解決習知顯微裝置需再搭配支架將雷射散斑所需的光源設置於顯微裝置旁之問題。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1:顯微鏡之結構 10:基座 20:支架組 22:高度調整架 24:第一支撐臂 242:第一連桿 244:第一樞接件 246:第二連桿 248:第一光源 26:第二支撐臂 262:第三連桿 264:第二樞接件 266:第四連桿 268:第二光源 30:鏡頭組 31:滑槽 32:本體 33:物鏡 34:分光鏡 35:第一感光元件 36:第二感光元件 40:電子裝置 L1:第一光線 L1:第二光線 S:樣本

第1圖：其為本發明之實施例之結構示意圖；第2圖：其為本發明之實施例之結構俯視圖；第3圖：其為本發明之實施例之結構側視圖；第4圖：其為本發明之實施例之結構作動示意圖；以及第5圖：其為本發明之實施例之電子裝置示意圖。

1:顯微鏡之結構

10:基座

20:支架組

22:高度調整架

24:第一支撐臂

242:第一連桿

244:第一樞接件

246:第二連桿

248:第一光源

30:鏡頭組

31:滑槽

32:本體

33:物鏡

34:分光鏡

35:第一感光元件

36:第二感光元件

Claims

一種顯微鏡之結構，其包含：一基座；一支架組，其包含一高度調整架、一第一支撐臂以及一第二支撐臂，該高度調整架設置於該基座之一上方，該第一支撐臂之一端設置於該高度調整架之一側，該第一支撐臂之另一端設置一第一光源，該第二支撐臂之一端設置於該高度調整架之另一側，該第二支撐臂之另一端設置一第二光源；以及一鏡頭組，其包含一滑槽，一本體、一物鏡、一分光鏡、一第一感光元件以及一第二感光元件，該滑槽設置於該高度調整架並位於該第一支撐臂以及該第二支撐臂之間，該本體滑設於該滑槽之一側，該物鏡設置於該本體之一下方，該分光鏡設置於該本體之一內側，並位於該物鏡之一上方，該第一感光元件對應該分光鏡設置於該本體之一上方，該第二感光元件對應該分光鏡設置於該本體之一側；其中，該第一光源射出一第一光線，該第二光源射出一第二光線，該第一光線以及該第二光線穿過該物鏡後，該分光鏡接收該第一光線以及該第二光線，該第一光線穿過該分光鏡射至該第一感光元件，該分光鏡射反射該第二光線，並射至該第二感光元件；其中該第一支撐臂包含，一第一連桿、一第一樞接件以及一第二連桿，該第一連桿之一端設置於該高度調整架之一側，該第一連桿之另一端以該第一樞接件樞接於該第二連桿之一端，該第二連桿之另一端設置該第一光源。
如請求項1所述之顯微鏡之結構，其中該第一光線之波長係於600nm至700nm之間。
如請求項1所述之顯微鏡之結構，其中該第二光線之波長係於800nm至900nm之間。
如請求項1所述之顯微鏡之結構，其中該第二支撐臂包含，一第三連桿、一第二樞接件以及一第四連桿，該第三連桿之一端設置於該高度調整架之另一側，該第三連桿之另一端以該第二樞接件樞接於該第四連桿之一端，該第四連桿之另一端設置該第二光源。
如請求項1所述之顯微鏡之結構，其中該第一光源射出該第一光線至一樣本，該第二光源射出該第二光線至該樣本，該樣本反射該第一光線至該分光鏡，該樣本反射該第二光線至該分光鏡。
如請求項1所述之顯微鏡之結構，其中該第一感光元件以及該第二感光元件電性連接一電子裝置，該第一感光元件傳輸一第一感測訊號至該電子裝置，該第二感光元件傳輸一第二感測訊號至該電子裝置。
一種顯微鏡之結構，其包含：一基座；一支架組，其包含一高度調整架、一第一支撐臂以及一第二支撐臂，該高度調整架設置於該基座之一上方，該第一支撐臂之一端設置於該高度調整架之一側，該第一支撐臂之另一端設置一第一光源，該第二支撐臂之一端設置於該高度調整架之另一側，該第二支撐臂之另一端設置一第二光源；以及一鏡頭組，其包含一滑槽，一本體、一物鏡、一分光鏡、一第一感光元件以及一第二感光元件，該滑槽設置於該高度調整架並位於該第一支撐臂以及該第二支撐臂之間，該本體滑設於該滑槽之一側，該物鏡設置於該本體之一下方，該分光鏡設置於該本體之一內側，並位於該物鏡之一上方，該第一感光元件對應該分光鏡設置於該本體之一上方，該第二感光元件對應該分光鏡設置於該本體之一側；其中，該第一光源射出一第一光線，該第二光源射出一第二光線，該第一光線以及該第二光線穿過該物鏡後，該分光鏡接收該第一光線以及該第二光線，該第一光線穿過該分光鏡射至該第一感光元件，該分光鏡射反射該第二光線，並射至該第二感光元件；其中該第二支撐臂包含，一第三連桿、一第二樞接件以及一第四連桿，該第三連桿之一端設置於該高度調整架之另一側，該第三連桿之另一端以該第二樞接件樞接於該第四連桿之一端，該第四連桿之另一端設置該第二光源。