当前位置：首页 > 物理技术 > 光学> 一种多功能光阑及生物微孔板显微成像光路装置独创技术37220字

一种多功能光阑及生物微孔板显微成像光路装置

2021-03-20 01:35:22

一种多功能光阑及生物微孔板显微成像光路装置

　　技术领域

　　本发明属于光学技术领域，涉及一种显微镜光路装置，尤其涉及一种多功能光阑及生物微孔板显微成像光路装置。

　　背景技术

　　液体因为表面张力以及液体和不同接触物体的清水性问题，其在包含液体的容器中往往会出现凹液面问题，这导致了当一束光线垂直照射液体时，在液体边缘位置会出现光源发散问题的现象，进而使得在液体边缘出现光线变暗的情况。

　　在显微镜成像方面不可避免的会遇到类似的情况，在显微成像时因为液体凹液面的问题导致成像出现边缘效应，使边缘光线变暗，样品显示不清晰。

　　对此，CN 108707551A公开了一种细胞观察装置及细胞观察方法，该细胞观察装置包括：细胞培养板，其上设置有用于承装培养液的多个培养孔；加液机构，用于对需要滴加培养液的所需培养孔进行加液；显微成像机构，用于当所述加液机构对所述培养孔进行加液后的培养孔进行细胞观察。所述显微成像机构包括沿显示光路依次设置的平行光源、显微物镜、反射镜和相机，细胞培养板位于平行光源与显微物镜之间。所述细胞观察装置通过对需要进行细胞观察的培养孔加液，使得培养液的液面由凹液面变为平液面，消除孔边缘产生黑环的现象，提升了观察效果。

　　但是，上述观察装置以及对应的观察方法需要额外的添加观察对象，使观测的结果受到多方面影响，不利于提高检测的准确性。因此，有必要通过对光路进行改进以提高检测的准确度。

　　发明内容

　　针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多功能光阑及生物微孔板显微成像光路装置；所述多功能光阑用于生物微孔板显微成像光路装置中，能够使光源组件所发射光线进入成像透镜组件的入射角度、光通量、光强或波长得以调整，从而使生物微孔板显微成像光路装置能够对具有不同凹液面情况的不同检测样品进行精确的测量。

　　为达此目的，本发明采用以下技术方案：

　　第一方面，本发明提供了一种多功能光阑，所述多功能光阑包括设置有至少4个通孔的光阑板；

　　所述通孔中设置有功能件，所述功能件包括均光片、棱镜或滤光片中的任意一种或至少两种的组合。

　　本发明所述多功能光阑中开设有至少4个通孔，例如可以是4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。所述至少4个通孔中设置有均光片、棱镜或滤光片中的任意一种或至少两种的组合。

　　所述均光片能够使光源照射来的光线更加均匀，以此来改善光路；所述棱镜能够使光源照射来的光线角度发生适当改变；所述滤光片能够截取所需的单色光，以进行除白色光以外的荧光实验。本发明通过在光阑板的不同通孔中设置不同的功能件，以实现光阑的“多功能”。

　　本发明所述通孔中设置功能件，功能件包括均光片、棱镜或滤光片中的任意一种或至少两种的组合是指：通孔中设置有均光片、棱镜或滤光片中的任意一种；或，同一个通孔中同时设置有棱镜与均光片；或，同一个通孔中设置有棱镜与滤光片；或，同一个通孔中同时设置有均光片与滤光片；或，同一个通孔中同时设置有均光片、棱镜或滤光片。

　　进一步优选地，所述棱镜为具有均光功能的棱镜和/或具有滤光功能的棱镜。

　　本发明不对通孔中均光片、棱镜以及滤光片的设置位置做具体限定，本领域技术人员能够根据其作用对其在通孔中的位置进行合理设置。

　　优选地，所述通孔的形状包括圆形、椭圆形、半圆形或组合图形中的任意一种；所述组合图形包括半圆形与方形的组合或椭圆形与方形的组合，所述方形包括长方形或正方形；所述光阑板上通孔的形状相同和/或不同，即所述至少4个通孔中的每个通孔的形状为圆形、椭圆形、半圆形或组合图形中的任意一种。

　　优选地，所述至少4个通孔的孔径相异；不同孔径的通孔可调节进入成像透镜组件的光通量，本发明通过使通孔的孔径相异，在调整光路的同时还能够对光通量进行调节。

　　优选地，所述至少4个通孔以光阑板的中心为圆心均匀分布。

　　由于本发明所述通孔的形状包括圆形、椭圆形、半圆形或组合图形中的任意一种，且所述通孔的孔径相异，因此，本发明所述至少4个通孔以光阑板的中心为圆心均匀分布是指通孔中圆形、椭圆形、半圆形或组合图形中的圆形或半圆形的圆心以光阑板的中心为圆心均匀分布。

　　第二方面，本发明提供了一种生物微孔板显微成像光路装置，所述生物微孔板显微成像光路装置包括依次设置的光源组件、光阑组件以及成像透镜组件；所述光阑组件为第一方面所述的多功能光阑。

　　所述光源组件的中心轴以及多功能光阑的中心轴重合。

　　应用本发明提供的生物微孔板显微成像光路装置对具有凹液面的待测样品进行测量时，使多功能光阑的至少4个通孔中的1个位于光源组件与成像透镜组件之间，并通过该通孔的形状以及其中的功能件对相关区域进行观测；观测完成后，切换多功能光阑中的其它通孔，并利用切换后的通孔对待测凹液面的相关区域进行观测；重复上述步骤，直至待观测凹液面的全部区域观测完毕，然后利用常规的图像处理软件将各观测图像进行整合，从而得到具有凹液面的待测样品的清晰图像。

　　多功能光阑的通孔与待测样品的液面区域对应，即n个通孔将待测液面区域均分为n个区域，由每个通孔通入成像透镜组件的光纤照射到对应的区域，其中n为≥4的整数。

　　由于多功能光阑的通孔中设置有功能件，所述功能件包括均光片、棱镜或滤光片中的任意一种或至少两种的组合；其中均光片能够使光源照射来的光线更加均匀，以此来改善光路；所述棱镜能够使光源照射来的光线角度发生适当改变；所述滤光片能够截取所需的单色光，以进行除白色光以外的荧光实验。

　　优选地，所述光源组件包括光源座、密封圈、LED光源、固定件与散热件；所述密封圈与固定件用于将LED光源固定于光源座；所述散热件安装于光源座的端面并与LED光源接触，用于LED光源散热。

　　本发明所述光源座为设置有通孔的光源座，LED光源设置于通孔中，并使LED光源的中心轴线与通孔的中心轴线重合。所述密封圈与固定件用于将LED光源紧固安装于光源座中。所述固定件为本领域常规的环形固定件，本发明不做具体限定。

　　所述散热件用于为LED光源散热，散热件包括风冷散热件和/或水冷散热件。本发明不对风冷散热件以及水冷散热件的结构做具体限定，本领域技术人员能够根据需要进行合理的设置。

　　优选地，所述光源座、密封圈、LED光源、固定件与散热件的中心轴线重合。

　　优选地，所述成像透镜组件包括镜筒以及由固定件固定于镜筒内部的透镜组。

　　优选地，所述透镜组中各透镜的主轴重合。

　　优选地，沿光线照射方向，所述透镜组包括依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜。

　　优选地，所述第一透镜为弯月凸透镜；所述第二透镜为平凸透镜；所述第三透镜为平凸透镜；所述第四透镜为双凸透镜；所述第五透镜为弯月凸透镜；

　　经过光阑的光纤依次入射第一透镜的凹面、第二透镜的平面、第三透镜的平面、第四透镜的凸面以及第五透镜的凸面。

　　与现有技术相比，本发明的有益效果为：

　　(1)本发明通过在光阑板上开设至少4个通孔，并在通孔中设置不同的功能件，使光阑板的结构紧凑，且均光片能够使光源照射来的光线更加均匀，以此来改善光路；棱镜能够使光源照射来的光线角度发生适当改变；滤光片能够截取所需的单色光，以进行除白色光以外的荧光实验；本发明通过在光阑板的不同通孔中设置不同的功能件，以实现光阑的“多功能”；

　　(2)本发明将光源组件、光阑组件以及成像透镜组件组合为生物微孔板显微成像光路装置，应用所述生物微孔板显微成像光路装置对具有凹液面的待测样品进行测量时，多功能光阑的通孔与待测样品的液面区域对应，即n个通孔将待测液面区域均分为n个区域，由每个通孔通入成像透镜组件的光纤照射到对应的区域，其中n为≥4的整数；所述生物微孔板显微成像光路装置通过多功能光阑的设置使本领域技术人员能够根据待测样品各区域的情况对光路进行调整，从而使最终所得各区域的合成图像清晰完整。

　　附图说明

　　图1为本发明所述生物微孔板显微成像光路装置的结构示意图；

　　图2为本发明所述光源组件的结构示意图；

　　图3为本发明所述透镜组的结构示意图；

　　图4为本发明实施例1中多功能光阑的结构示意图；

　　图5为本发明实施例2中多功能光阑的结构示意图；

　　图6为本发明实施例3中多功能光阑的结构示意图；

　　图7为本发明实施例4中多功能光阑的结构示意图；

　　图8为本发明应用例1中待测液面的分区图；

　　图9为本发明实施例5中多功能光阑的结构示意图；

　　图10为本发明应用例4中待测液面的分区图；

　　图11为本发明应用例1最终所得合成图像；

　　图12为本发明对比应用例1最终所得合成图像。

　　其中：1，固定件；2，镜筒；3，透镜组；3-1，第一透镜；3-2，第二透镜；3-3，第三透镜；3-4，第四透镜；3-5，第五透镜；4，多功能光阑；4-1，第一通孔；4-2，第二通孔；4-3，第三通孔；4-4，第四通孔；4-5，第五通孔；4-6，第六通孔；4-7，第七通孔；4-8，第八通孔；5，光源座；6，密封圈；7，LED光源；8，散热件。

　　具体实施方式

　　需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

　　需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

　　下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

　　实施例1

　　本实施例提供了一种生物微孔板显微成像光路装置，所述生物微孔板显微成像光路装置的结构示意图如图1所示，包括依次设置的光源组件、光阑组件以及成像透镜组3件；所述光源组件的中心轴、成像透镜组3件的中心轴以及多功能光阑4的中心轴重合。

　　所述光源组件的结构示意图如图2所示，包括光源座5、密封圈6、LED光源7、固定件1与散热件8，所述光源座5、密封圈6、LED光源7、固定件1与散热件8的中心轴线重合；所述密封圈6与固定件1用于将LED光源7固定于光源座5；所述散热件8安装于光源座5的端面并与LED光源7接触，用于LED光源7散热。

　　所述成像透镜组3件包括镜筒2以及由固定件1固定于镜筒2内部的透镜组3，所述透镜组3的结构示意图如图3所示，透镜组3中各透镜的主轴重合，沿光线照射方向，所述透镜组3包括依次设置的第一透镜3-1、第二透镜3-2、第三透镜3-3、第四透镜3-4与第五透镜3-5；具体的，所述第一透镜3-1为弯月凸透镜；所述第二透镜3-2为平凸透镜；所述第三透镜3-3为平凸透镜；所述第四透镜3-4为双凸透镜；所述第五透镜3-5为弯月凸透镜，经过光阑的光线依次入射第一透镜3-1的凹面、第二透镜3-2的平面、第三透镜3-3的平面、第四透镜3-4的凸面以及第五透镜3-5的凸面。

　　所述光阑组件为如图4所示的多功能光阑4，包括设置有4个通孔的光阑板，4个通孔以光阑板的中心为圆心均匀分布。具体的，所述4个通孔分别为第一通孔4-1、第二通孔4-2、第三通孔4-3与第四通孔4-4，第一通孔4-1与第四通孔4-4为圆形通孔，第二通孔4-2与第三通孔4-3为组合图形通孔，所述组合图形为半圆形与方形的组合图形；其中第一通孔4-1中设置有棱镜，第二通孔4-2中设置有均光片，第三通孔4-3中设置有滤光片，第四通孔4-4中设置有具棱镜与滤光片的组合。