一种环形阵列led激发装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种环形阵列LED激发装置，包括：LED照明元，所述LED照明元设置在圆形载物环上；狭缝机构，其为圆环形结构，并且在圆环中间设置一条狭缝，所述狭缝机构设置在所述载物环的内侧；柱面镜，其也为圆环形结构，所述柱面镜设置在所述狭缝机构的内侧；其中，所述载物环、狭缝机构和柱面镜设置在外壳内，所述外壳的上端盖连接至所述显微镜的物镜上。本发明能够对样品全方位成像，有效消除了样品所成图像上的阴影，提高成像的效果，且成本更低，结构更加紧凑小巧，同时采用多色LED照明元，成像效果更佳。
【专利说明】一种环形阵列LED激发装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学显微成像系统领域，特别是一种环形阵列LED激发装置。
【背景技术】
[0002]在现有的片光照明光学显微镜中，激发装置大多数采用单侧设置的激光器，使用柱面会聚透镜形成片光型照明结构，激发样品内某一薄层的荧光物质，通过激发光与样品的相对位移，实现对样品的三维激发。在探测方面，使用与结构光照明面相垂直的显微物镜，收集被激发出的荧光，使用面阵CCD快速成像。如图1所示，激光器15设置在物镜的侧面，激光器15的出射光经过透镜16形成片光结构，此片光同时处于物镜的焦平面上，此片光激发样品中某一层的荧光物质，此荧光物质被成像装置接收并形成样品此层的图像，通过移动样品，实现对样品的三维成像。
[0003]此种激光装置的不足之处在于:采用单侧或双侧的激光激发，由于样品中存在高密度区域，降低片光的入射深度，同时会造成图像上产生阴影，影响成像效果。并且激光器的成本较高，整合到仪器中难度大，不利于设备的低成本化和小型化。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明公开了一种环形阵列LED激发装置，有效解决了成像深度上的不足，同时消除了样品图像上的阴影，提高了成像效果。
[0005]本发明还有一个目的是将光学显微镜系统小型化，创造性的将提供光源的激发装置直接安装在物镜上，同时采用LED作为激发光源，使得系统大为简化且降低了成本。
[0006]同时，本发明采用多色LED照明元，打破了常规技术中采用单波段激光作为激发光源的限制，采用本发明的显微镜成像效果更好。
[0007]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种环形阵列LED激发装置，包括:
[0008]LED照明元，其作为光学显微镜的激发光源，所述LED照明元设置在圆形载物环上；狭缝机构，其为圆环形结构，并且在圆环中间设置一条狭缝，用于限制所述LED照明元出射光的出光口径，所述狭缝机构设置在所述载物环的内侧；柱面镜，其也为圆环形结构，用于对所述LED照明元的出射光进行整形，使其在所述柱面镜的中央位置形成片光结构照明，所述柱面镜设置在所述狭缝机构的内侧；其中，所述载物环、狭缝机构和柱面镜设置在外壳内，所述外壳的上端盖连接至所述显微镜的物镜上。
[0009]优选的，所述的环形阵列LED激发装置还包括圆环，其内表面设置有螺纹，并且设置在所述外壳的上端，所述外壳通过所述圆环与所述物镜的下端连接。
[0010]优选的，所述外壳上还设置有环形腔体，所述圆环通过环形腔体与所述外壳连接，所述圆环、环形腔体和外壳从上而下中心同轴设置。
[0011]优选的，所述外壳的环形侧面上设置有散热孔，外接电源线贯穿所述散热孔与所述LED照明元电连接。
[0012]优选的，所述载物环、狭缝机构和柱面镜同心设置在所述外壳的内部空腔体内，并且相互之间的距离由所述LED照明元的出射光正好在装置圆心处成形片光照明区域确定，所述片光照明区域在所述物镜的焦平面上。
[0013]优选的，所述外壳的下端设置有中间开孔的同心圆盘，其与所述外壳的下端贴合设置，用于支撑固定所述载物环、狭缝机构和柱面镜，所述同心圆盘的中间开孔边缘与所述柱面镜齐平。
[0014]优选的，所述LED照明元有若干个，其均匀分布在所述载物环上。
[0015]优选的，所述LED照明元为单色照明元，其相互串联电连接。
[0016]优选的，所述LED照明元为多色照明元，其不同色照明元间隔对称设置在所述载物环上，同色照明元之间串联电连接，各组同色照明元通过独立驱动电源供电。
[0017]本发明至少包括以下有益效果:提供的一种环形阵列LED激发装置，采用LED环形阵列照明，配合环形柱面镜，在照明中央形成片光结构照明区域，该装置通过360°照明，能够去除照明在样品中形成的阴影，提高成像的效果。LED相对激光器而言，成本更低，此外该装置直接固定于物镜上，形成一个激发与探测单元一体化的结构，结构也更加紧凑小巧，使仪器更加小型化。同时采用多色LED照明元，进一步提高了成像效果。
[0018]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研宄和实践而为本领域的技术人员所理解。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是现有技术的片光照明光学显微镜结构示意图；
[0020]图2是本发明的环形阵列LED激发装置的爆炸示意图；
[0021]图3是本发明的一个实施例中环形阵列LED激发装置的结构示意图；
[0022]图4是本发明的环形阵列LED激发装置内部结构俯视图；
[0023]图5是本发明的环形阵列LED激发装置内部结构示意图；
[0024]图6是本发明的环形阵列LED激发装置安装在物镜上的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0026]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0027]如图2所示的是根据本发明的一种实现形式，其中包括:
[0028]LED照明元2，其作为光学显微镜的激发光源，所述LED照明元2设置在圆形载物环I上，采用360°圆环形阵列分布，如图4、5所示，此种结构的照明方式，使得光束从各个角度入射在样品上，激发光均匀扫过样品某一层面，并激起荧光物质，成像装置根据此荧光物质对样品成像，有效避免了由于样品中高密度区域对入射光束在某一方向上传播路径的限制，成像深度更深，并且去除了所成图像上的阴影影响；狭缝机构3，其为圆环形结构，并且在圆环中间设置一条狭缝，用于限制所述LED照明元2出射光的出光口径，以减小照明区域的厚度，所述狭缝机构3设置在所述载物环I的内侧，使得LED照明元2变成一个近似的电光源；柱面镜4，其也为圆环形结构，用于对所述LED照明元2的出射光进行整形，使其在所述柱面镜4的中央位置形成片光结构照明5，所述柱面镜4设置在所述狭缝机构3的内侦U。环形分布的LED照明元2的出射光束经环形狭缝机构3，变成一个近似为环形分布的点光源，此点光源再经所述柱面镜4整形，在柱面镜4的中央区域成形片光结构照明5，区别于现有技术的是，此片光结构照明5是激发光束从360°方向入射成形的，所以能有效消除在样品某一方向上高密度区域对入射光束的限制，去除了图像中的阴影，分辨率更高，成像效果更佳；其中，所述载物环1、狭缝机构3和柱面镜4设置在外壳8内，所述外壳8的上端盖连接至所述显微镜的物镜10上，从而实现激发装置与探测单元的一体化结构，结构也更加紧凑小巧，同时避免了采用大型、高贵的激光装置，使仪器更加小型化，且降低了生产成本。
[0029]在另一种实例中，如图3所示，在上述的实现形式的基础上，所述的环形阵列LED激发装置还包括圆环11，其设置在所述外壳8的上端，所述圆环11的内表面设置有螺纹13，所述物镜10的下端对应设置有外螺纹，所述圆环11与所述物镜10螺纹连接，从而实现激发装置与探测单元的一体化结构，使得整个系统更加小型化和低成本。需要理解的是，这种连接方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此，所述激发装置还可以以其他方式固定在所述物镜10上。
[0030]上述方案中所述的外壳8上还设置有环形腔体12，如图3所示，所述圆环11设置在所述环形腔体12的上端，所述环形腔体12设置在所述外壳8上端，从而实现三者共连体，并且所述圆环11、环形腔体12和外壳8从上而下中心同轴设置，所述环形腔体12为激发装置提供了一个空腔体，且此空腔体与外壳8内部的中间部分贯通，所述物镜10的下端处于此空腔体中，用于收集样品的荧光物质。
[0031]上述方案中所述外壳8的环形侧面上设置有散热孔，如图1所示，用于对所述LED照明元2散热，有效降低了 LED照明元2的温度，提高发光效率和光线质量，外接驱动电源线9贯穿所述散热孔与所述LED照明元2电连接，用于为LED照明元2提供电流。
[0032]上述方案中所述载物环1、狭缝机构3和柱面镜4同心设置在所述外壳8的内部空腔体内，如图6所示，并且相互之间的距离由所述LED照明元2的出射光正好在装置圆心处成形片光照明区域5来确定，其中所述LED照明元2与片光照明区域5中央通过柱面镜4形成共轭关系，并且所述片光照明区域5在所述物镜10的焦平面上，样品6设置在位移台7上，片光照明区域5照射在样品6的某一层面上，并且激发此层面的荧光物质，物镜10接收带有样品6信息的此种荧光物质，通过成像装置成像，需要理解的是，此激发层面即为样品6的成像平面，使得使用本发明的光学显微镜的成像范围更广。通过位移台7带动样品6的上下运动，使得片光照明区域遍历样品6的所有范围，成像装置即可对样品6三维成像，为了提高样品6表面的清洁度，其可以设置在清洁液中，使得成像效果更佳。
[0033]上述技术方案中所述外壳8的下端设置有中间开孔的同心圆盘14，如图1所示，其与所述外壳8的下端贴合设置，用于支撑固定所述载物环1、狭缝机构3和柱面镜4，所述同心圆盘14的中间开孔边缘与所述柱面镜4齐平，这样，会在外壳8的中间区域形成一个向下开口的样品腔，所述样品6放置在其中。
[0034]上述技术方案中所述LED照明元2有若干个，其均匀分布在所述载物环I上，以形成360°圆环形阵列分布，如图4、5所示，LED照明元2的分布个数越多，成像效果会有所提高，并且LED为冷光源，采用LED照明元2作为激发光源时可以降低设备功耗，同时成像时无需预热，实现快速成像。
[0035]上述技术方案中所述LED照明元2为单色照明元，其相互串联电连接，由外接驱动电源控制其开、关，同时，显微镜可以配置有多套所述的环形LED激发装置，每套上设置有若干个同色的LED照明元，不同激发装置上的LED照明元不同色，可以根据实际情况更换设置在物镜10上的激发装置，使得此激发装置的应用范围更广，实用性更强。
[0036]上述技术方案中所述LED照明元2为多色照明元，在所述载物环I上设置有若干不同色的照明元，且不同色照明元间隔对称设置在所述载物环I上，例如可以间隔设置有黄、绿、蓝、红的照明元组，此照明元组对称分布在所述载物环I上，也就是说，比如黄色照明元与黄色照明元之间通过所述片光照明区域5的圆心对称设置在载物环I上，这样的设置方式可以有效避免各色光之间的干扰。同色照明元之间串联电连接，各组同色照明元通过独立驱动电源供电，也就是说，比如可以单独开黄色照明元，或是各色之间的任意组合，使得样品的成像效果更具选择性，可以通过对比采取优选的成像方式，此种设计结构使得成像效果更好，分辨率进一步提高。
[0037]如上所述，本发明通过360°照明，使得激发光更加均匀地入射在样品上，能够有效避免在样品所成图像上形成阴影区域，提高成像的效果。LED激发装置相对激光器而言，成本更低，此外该装置直接固定于物镜上，形成一个激发与探测单元一体化的结构，结构也更加紧凑小巧，使仪器更加小型化。同时采用多色LED照明元，进一步提高了成像效果。
[0038]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种环形阵列120激发装置，用于片光照明光学显微镜中，其特征在于，包括: 120照明元，其作为光学显微镜的激发光源，所述120照明元设置在圆形载物环上； 狭缝机构，其为圆环形结构，并且在圆环中间设置一条狭缝，用于限制所述120照明元出射光的出光口径，所述狭缝机构设置在所述载物环的内侧； 柱面镜，其也为圆环形结构，用于对所述120照明元的出射光进行整形，使其在所述柱面镜的中央位置形成片光结构照明，所述柱面镜设置在所述狭缝机构的内侧； 其中，所述载物环、狭缝机构和柱面镜设置在外壳内，所述外壳的上端盖连接至所述显微镜的物镜上。
2.如权利要求1所述的环形阵列[￡0激发装置，其特征在于，还包括圆环，其内表面设置有螺纹，并且设置在所述外壳的上端，所述外壳通过所述圆环与所述物镜的下端连接。
3.如权利要求2所述的环形阵列1^0激发装置，其特征在于，所述外壳上还设置有环形腔体，所述圆环通过环形腔体与所述外壳连接，所述圆环、环形腔体和外壳从上而下中心同轴设置。
4.如权利要求3所述的环形阵列1^0激发装置，其特征在于，所述外壳8的环形侧面上设置有散热孔，外接电源线贯穿所述散热孔与所述[￡0照明元电连接。
5.如权利要求1所述的环形阵列120激发装置，其特征在于，所述载物环、狭缝机构和柱面镜同心设置在所述外壳的内部空腔体内，并且相互之间的距离由所述120照明元的出射光正好在装置圆心处成形片光照明区域确定，所述片光照明区域在所述物镜的焦平面上。
6.如权利要求5所述的环形阵列120激发装置，其特征在于，所述外壳的下端设置有中间开孔的同心圆盘，其与所述外壳的下端贴合设置，用于支撑固定所述载物环、狭缝机构和柱面镜，所述同心圆盘的中间开孔边缘与所述柱面镜齐平。
7.如权利要求1所述的环形阵列[￡0激发装置，其特征在于，所述1^0照明元有若干个，其均匀分布在所述载物环上。
8.如权利要求7所述的环形阵列1^0激发装置，其特征在于，所述1^0照明元为单色照明元，其相互串联电连接。
9.如权利要求7所述的环形阵列1^0激发装置，其特征在于，所述1^0照明元为多色照明元，其不同色照明元间隔对称设置在所述载物环上，同色照明元之间串联电连接，各组同色照明元通过独立驱动电源供电。
【文档编号】G02B21/06GK104459970SQ201410766736
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】魏通达, 杨皓旻, 姜琛昱, 张运海 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所