基于工程漫射体的生物显微镜照明系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及显微镜【技术领域】，为提供一种基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，提高载物台处照明光照度的均匀性；增长照明系统的使用寿命。同时，进一步实现照明系统结构的简单化。为此，本发明采取的技术方案是，基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，包括：发光二极管LED(1)，会聚透镜(2)，工程漫射体(3)，载物台(4)；发光二极管LED(1)提供高强度的照明光束；会聚透镜(2)接收并会聚照明光束；工程漫射体(3)对照明光束进行控制，控制照明光束的空间分布和强度轮廓，使得照明光束的光照度均匀地投射到载物台(4)上放置的待检测的生物样品。本发明主要应用于显微照明装置的设计制造。
【专利说明】基于工程漫射体的生物显微镜照明系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及显微镜【技术领域】；具体讲，涉及基于工程漫射体的生物显微镜照明系统。
技术背景
[0002]在生物显微镜【技术领域】中，对于照明系统的设计具有较高的要求，不仅需要满足较大照明范围、较高照明强度的要求，而且需要满足照明光照度均匀的要求。具体而言，对于具有低倍物镜的生物显微镜，照明强度的要求不高，但是，需要较大的照明范围和较高的照明光照度均匀性；对于具有高倍物镜的生物显微镜，需要较高的照明强度和照明光照度均匀性，照明范围的要求不高。目前，生物显微镜的照明系统主要采用透射光亮视场照明，主要分为临界照明和柯勒照明两种方式。其中，临界照明将光源的像成在样品表面(物平面)上，然而，光源表面亮度的不均匀性会影响显微镜的观察效果；柯勒照明通过柯勒镜的设置消除了临界照明中样品表面(物平面)上光照度不均匀的缺点，但是，具有比较复杂的光路结构。因而，需要引入新的技术——工程漫射体，在保持照明系统结构简单的基础上，提高样品表面光照度的均匀性。同时，传统的生物显微镜的照明系统一般使用卤素灯或者钨丝灯作为光源，能够满足照明强度的要求，但是，使用寿命较短，因而，发光二极管LED的高强度且使用寿命长的优势需要被引进到生物显微镜的照明系统的设计中，增长照明系统的使用寿命。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的不足，提供一种基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，提高载物台处照明光照度的均匀性；增长照明系统的使用寿命。同时，进一步实现照明系统结构的简单化。为此，本发明采取的技术方案是，基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，包括:发光二极管LED (1)，会聚透镜(2)，工程漫射体(3)，载物台(4);发光二极管LED (1)提供高强度的照明光束；会聚透镜(2)接收并会聚照明光束；工程漫射体(3)对照明光束进行控制，控制照明光束的空间分布和强度轮廓，使得照明光束的光照度均匀地投射到载物台(4)上放置的待检测的生物样品。
[0004]工程漫射体(3)是由微透镜单元阵列组成，每个微透镜单元形成漫射体，由其凹形纵断面和在阵列中的位置所确定，微透镜单元的分布是随机的。
[0005]根据产生相应的光束形状函数所选取的概率分布函数来确定微透镜单元的分布。
[0006]工程漫射体(3)的制作是通过激光刻蚀实现，通过光栅扫描模式逐点曝光光刻胶层，同时，调整激光光束的强度改变光刻胶曝光程度，形成位于不同位置的不同形式的微透镜单兀。
[0007]与已有技术相比，本发明的技术特点与效果:
[0008]本发明提供的基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，通过使用工程漫射体提高了载物台处照明光照度的均匀性；通过使用发光二极管LED作为光源增长了照明系统的使用寿命；该照明系统具有结构简单的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明提供的基于工程漫射体的生物显微镜照明系统的结构示意图。
[0010]图中，1为发光二极管LED，2为会聚透镜，3为工程漫射体，4为载物台。
【具体实施方式】
[0011]本发明公开了一种基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，具有结构简单的特点，通过工程漫射体控制光束的空间分布和强度轮廓，提高了载物台处照明光照度的均匀性；通过使用发光二极管LED作为光源，增长了照明系统的使用寿命。
[0012]本发明的技术方案如下:
[0013]1.基于工程漫射体的生物显微镜照明系统包括:发光二极管LED1，会聚透镜2，工程漫
[0014]射体3，载物台4。
[0015]2.由发光二极管LED1提供高强度的照明光束。
[0016]3.会聚透镜2接收并会聚照明光束。
[0017]4.工程漫射体3对照明光束进行控制，控制照明光束的空间分布和强度轮廓，使得照明
[0018]光束的光照度均匀。
[0019]5.载物台4放置待检测的生物样品。
[0020]下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。
[0021]本发明提出了一种基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，针对载物台处照明光照度的均匀性要求，引入了工程漫射体的新技术；针对照明系统的使用寿命问题，引入了发光二极管LED，结合附图，详细说明如下。此处所描述的主要是基于工程漫射体的生物显微镜照明系统的实现方法。
[0022]图1示出了本发明提供的基于工程漫射体的生物显微镜照明系统的结构示意图，详述如下。
[0023]发光二极管LED1提供高强度的照明光束，同时，具有较长的使用寿命。
[0024]会聚透镜2接收并会聚发光二极管LED1发出的部分照明光束，同时，使得发光二极管LED1与载物台4具有物像共轭关系。为了提高发光二极管LED1的光利用率，可以适当缩短会聚透镜2与发光二极管LED1的距离或者增大会聚透镜2的尺寸。
[0025]工程漫射体3实现对照明光束的控制，主要控制照明光束的空间分布和强度轮廓，实现在载物台4处均匀的照明光照度。工程漫射体3是由微透镜单元阵列组成，每个微透镜单元形成漫射体，由其凹形纵断面和在阵列中的位置所确定，同时，为了确保漫射体不受输入光束变化的影响，以及不产生衍射现象，微透镜单元的分布是随机的，主要根据产生相应的光束形状函数所选取的概率分布函数来确定。工程漫射体3的制作主要是通过激光刻蚀进行，通过光栅扫描模式逐点曝光光刻胶层，同时，调整激光光束的强度改变光刻胶曝光程度，形成位于不同位置的不同形式的微透镜单元。
[0026]通过工程漫射体3对照明光束进行控制，在载物台4处形成具有均匀光照度的圆形区域，圆形区域的直径D取决于工程漫射体3的发散角α和工程漫射体3到载物台4的距离s，存在数学关系:D = sX tana，发散角a对于特定的工程漫射体3是固定值，因而，可以调整距离s去改变具有均匀光照度的圆形区域的大小。
【权利要求】
1.一种基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，其特征是，包括:发光二极管LED(I)，会聚透镜(2)，工程漫射体(3)，载物台(4);发光二极管LED(I)提供高强度的照明光束；会聚透镜⑵接收并会聚照明光束；工程漫射体⑶对照明光束进行控制，控制照明光束的空间分布和强度轮廓，使得照明光束的光照度均匀地投射到载物台(4)上放置的待检测的生物样品。
2.如权利要求1所述的基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，其特征是，工程漫射体(3)是由微透镜单元阵列组成，每个微透镜单元形成漫射体，由其凹形纵断面和在阵列中的位置所确定，微透镜单元的分布是随机的。
3.如权利要求1所述的基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，其特征是，根据产生相应的光束形状函数所选取的概率分布函数来确定微透镜单元的分布。
4.如权利要求1所述的基于工程漫射体的生物显微镜照明系统，其特征是，工程漫射体(3)的制作是通过激光刻蚀实现，通过光栅扫描模式逐点曝光光刻胶层，同时，调整激光光束的强度改变光刻胶曝光程度，形成位于不同位置的不同形式的微透镜单元。
【文档编号】G02B21/06GK104459969SQ201410746244
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】李奇峰, 王慧捷, 陈达, 王洋 申请人:天津大学