多功能显微镜照明系统的制作方法

本发明属于成像技术领域，具体涉及一种多功能显微镜照明系统。

背景技术：

显微镜在科学研究中具有重要的作用，广泛在细胞科学、免疫科学、神经科学等领域广泛使用。近年来，随着显微镜技术的不断提升，显微镜也更加自动化以及多功能化。当前的显微镜可同时集成多种显微镜物镜，以及相差、暗场等功能。另一方面，随着机电设备性能的不断提升，显微镜也集成了自动载物台、自动调焦模块、自动物镜选择模块等。然而，当前显微镜的照明器还相对简易，功能仅限于光阑调节、中心调节，通常还需要手工进行调节。为开发更自动化的显微镜，有必要开发一种多功能显微镜照明系统，可自动完成光阑调节、中心调节等基本功能。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种多功能显微镜照明系统，利用在显微镜照明器中集成自动化的液晶调制器，通过调节液晶调制器中不同像素透射光强的强度来实现光阑调节、中心调节等功能，匹配显微镜的不同物镜以及不同工作需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明包括照明光源、科勒透镜、视场液晶调制器、孔径液晶调制器以及聚光透镜成，视场液晶调制器位于科勒透镜前方，孔径液晶调制器的位置与聚光镜的后焦点重合，照明光源发出的光线经过科勒透镜后，聚焦于孔径液晶调制器位置，进一步的经过聚光透镜后准直照射样品，样品发出的光线经过显微镜物镜到达数字相机，形成图像，通过使用计算机传输透过率强度矩阵来调整孔径液晶调制器的透射图样，可实现照明光数值孔径调整，通过使用计算机传输透过率强度矩阵来调整视场液晶调制器的透射图样，可实现孔径中心调整、暗场照明模式调整以及相差照明模式调整，联合调整视场液晶调制器与孔径液晶调制器可实现照明光强调整。

所述照明光数值孔径调整，对于孔径液晶调制器，其透过率强度矩阵为lck[t1,t2]，其中t1和t2是大于0的整数，视场液晶调制器的中心为x1,y1，其最大半径为rk，x1和y1是大于0的整数，rk是大于0小于t1/2的整数，当需要调整数值孔径为最大数值孔径的rio倍时，其中rio是大于0小于1的小数，则对于lck[t1,t2]的元素lck[j1,j2]中，当(j1-x1)×(j1-x1)+(j2-y1)×(j2-y1)<rk×rk×rio×rio时，设置lck[j1,j2]=255，反之当(j1-x1)×(j1-x1)+(j2-y1)×(j2-y1)>rk×rk×rio×rio,则lck[j1,j2]=0。

所述孔径中心调整，在视场液晶调制器中，其透过率强度矩阵为lcs[k1,k2]，其中k1和k2是大于0的整数，视场液晶调制器的中心为x0,y0，半径为r，x0,y0和r都是大于0的整数，在lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]中，当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)<r×r时，设置lcs[i1,i2]=255，反之当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)>r×r,则lcs[i1,i2]=0，在上述设置下，在获取数字相机采集的图像信号强度矩阵int[m,n]后，其中m和n是大于0的整数，首先对矩阵中的每一个元素int[i,j]乘以i，其中i是取值范围在1到m的整数，j是取值范围1到n的整数，得到新的x坐标矩阵int1[m,n]，x坐标矩阵的元素定义为int[i,j]×i,然后将x坐标矩阵中的每一个数值求和，得到sumx，sumx/m/n的结果就是当前孔径中心的x坐标值，然后对图像信号强度矩阵中的每一个元素int[i,j]乘以j，得到新的y坐标矩阵int2[m,n]，y坐标矩阵的元素定义为int[i,j]×j,然后将y坐标矩阵中的每一个数值求和，得到sumy，sumy/m/n的结果就是当前孔径中心的y坐标值，则shfitx=sumx-m/2为x轴偏移量，shfity=sumy-n/2为y轴偏移量，进一步的，设置lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)<r×r时，设置lcs[i1,i2]=255，反之当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)>r×r,则lcs[i1,i2]=0，实现孔径中心调整。

所述暗场照明模式调整，对于视场液晶调制器，针对其透过率强度矩阵lcs[k1,k2]，设置暗场照明环的内径为r1，外径为r2，其中r1和r2均是大于0小于r的整数，并且r1<r2，并且r1>rk×rio,对于lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)<r1×r1时，设置lcs[i1,i2]=0，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)>r2×r2,设置lcs[i1,i2]=0，剩余的元素均设置为255。

所述相差照明模式调整，对于视场液晶调制器，针对其透过率强度矩阵lcs[k1,k2]，设置暗场照明环的内径为r3外径为r4其中r3和r4均是大于0小于r的整数，并且r3<r4，并且r4<rk×rio,对于lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)<r3×r3时，设置lcs[i1,i2]=0，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)>r4×r4,设置lcs[i1,i2]=0，剩余的元素均设置为255。

所述照明光强调整，在保持孔径液晶调制器不变的前提下保持数值孔径，对于视场液晶调制器，针对其透过率强度矩阵lcs[k1,k2]，在需要将光强调整为初始情况的rio1倍时，其中rio1是大于0小于1的小数，对于lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]中，当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)<r×r×rio1×rio1时，设置lcs[i1,i2]=255，反之当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)>r×r×rio1×rio,则lcs[i1,i2]=0。

本发明的有益效果：

通过本发明的结构设置，可以实现一种多功能显微镜照明系统，根据显微镜物镜的放大倍率，数值孔径以及照明方式的不同，在使用过程中，可使用电脑程序通过数据线将不同的孔径液晶调制器透过率强度矩阵以及视场液晶调制器透过率强度矩阵传输到孔径液晶调制器和视场液晶调制器中，在不需要做机械调整的情况下，自动的改变照明模式，进而实现孔径中心调整、照明光数值孔径调整、暗场照明模式调整、相差照明模式调整以及照明光强调整，这对于提高显微镜的运行效率，增强显微镜的自动化效果具有积极作用，此外，照明模式的自动调整，也降低了使用者操控显微镜的复杂度，提高了工作效率以及用户体验。

附图说明

图1为多功能显微镜照明系统示意图。

具体实施方式

为了使公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例1

下面结合附图1和实施例1对本发明作进一步说明。

如附图1所示，本发明包括照明光源1、科勒透镜2、视场液晶调制器3、孔径液晶调制器4以及聚光透镜5成，视场液晶调制器3位于科勒透镜2前方，孔径液晶调制器4的位置与聚光镜5的后焦点重合，照明光源1发出的光线经过科勒透镜2后，聚焦于孔径液晶调制器4位置，进一步的经过聚光透镜5后准直照射样品，样品发出的光线经过显微镜物镜到达数字相机，形成图像，通过使用计算机6传输透过率强度矩阵来调整孔径液晶调制器4的透射图样，可实现照明光数值孔径调整，通过使用计算机6传输透过率强度矩阵来调整视场液晶调制器3的透射图样，可实现孔径中心调整、暗场照明模式调整以及相差照明模式调整，联合调整视场液晶调制器3与孔径液晶调制器4可实现照明光强调整。

所述照明光数值孔径调整，对于孔径液晶调制器，其透过率强度矩阵为lck[t1,t2]，其中t1和t2是大于0的整数，视场液晶调制器的中心为x1,y1，其最大半径为rk，x1和y1是大于0的整数，rk是大于0小于t1/2的整数，当需要调整数值孔径为最大数值孔径的rio倍时，其中rio是大于0小于1的小数，则对于lck[t1,t2]的元素lck[j1,j2]中，当(j1-x1)×(j1-x1)+(j2-y1)×(j2-y1)<rk×rk×rio×rio时，设置lck[j1,j2]=255，反之当(j1-x1)×(j1-x1)+(j2-y1)×(j2-y1)>rk×rk×rio×rio,则lck[j1,j2]=0。

所述孔径中心调整，在视场液晶调制器中，其透过率强度矩阵为lcs[k1,k2]，其中k1和k2是大于0的整数，视场液晶调制器的中心为x0,y0，半径为r，x0,y0和r都是大于0的整数，在lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]中，当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)<r×r时，设置lcs[i1,i2]=255，反之当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)>r×r,则lcs[i1,i2]=0，在上述设置下，在获取数字相机采集的图像信号强度矩阵int[m,n]后，其中m和n是大于0的整数，首先对矩阵中的每一个元素int[i,j]乘以i，其中i是取值范围在1到m的整数，j是取值范围1到n的整数，得到新的x坐标矩阵int1[m,n]，x坐标矩阵的元素定义为int[i,j]×i,然后将x坐标矩阵中的每一个数值求和，得到sumx，sumx/m/n的结果就是当前孔径中心的x坐标值，然后对图像信号强度矩阵中的每一个元素int[i,j]乘以j，得到新的y坐标矩阵int2[m,n]，y坐标矩阵的元素定义为int[i,j]×j,然后将y坐标矩阵中的每一个数值求和，得到sumy，sumy/m/n的结果就是当前孔径中心的y坐标值，则shfitx=sumx-m/2为x轴偏移量，shfity=sumy-n/2为y轴偏移量，进一步的，设置lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)<r×r时，设置lcs[i1,i2]=255，反之当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)>r×r,则lcs[i1,i2]=0，实现孔径中心调整。

所述暗场照明模式调整，对于视场液晶调制器，针对其透过率强度矩阵lcs[k1,k2]，设置暗场照明环的内径为r1，外径为r2，其中r1和r2均是大于0小于r的整数，并且r1<r2，并且r1>rk×rio,对于lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)<r1×r1时，设置lcs[i1,i2]=0，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)>r2×r2,设置lcs[i1,i2]=0，剩余的元素均设置为255。

所述相差照明模式调整，对于视场液晶调制器，针对其透过率强度矩阵lcs[k1,k2]，设置暗场照明环的内径为r3外径为r4其中r3和r4均是大于0小于r的整数，并且r3<r4，并且r4<rk×rio,对于lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)<r3×r3时，设置lcs[i1,i2]=0，当(i1-x0+shiftx)×(i1-x0+shiftx)+(i2-y0+shifty)×(i2-y0+shifty)>r4×r4,设置lcs[i1,i2]=0，剩余的元素均设置为255。

所述照明光强调整，在保持孔径液晶调制器不变的前提下保持数值孔径，对于视场液晶调制器，针对其透过率强度矩阵lcs[k1,k2]，在需要将光强调整为初始情况的rio1倍时，其中rio1是大于0小于1的小数，对于lcs[k1,k2]的元素lcs[i1,i2]中，当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)<r×r×rio1×rio1时，设置lcs[i1,i2]=255，反之当(i1-x0)×(i1-x0)+(i2-y0)×(i2-y0)>r×r×rio1×rio,则lcs[i1,i2]=0。