偏振光調(diào)制相襯顯微鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，包括照明器、載物臺和目鏡，其特征于還包括：物鏡組，其位于載物臺下方，包括若干個具有一致性后焦平面的調(diào)制相襯物鏡，調(diào)制相襯物鏡包括物鏡調(diào)制器，所述物鏡調(diào)制器設(shè)置于各個調(diào)制相襯物鏡的一致性后焦平面上；聚光鏡組，其位于照明器與載物臺之間，包括自上而下順序設(shè)置的起偏器、偏振狹縫轉(zhuǎn)換器、聚光鏡孔徑光闌和聚光鏡，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上設(shè)有若干個與各調(diào)制相襯物鏡對應(yīng)的偏振狹縫孔徑光闌。本發(fā)明在顯微照明與成像系統(tǒng)中，增加調(diào)制相襯觀察裝置，使觀察到的顯微圖像呈現(xiàn)立體感較強的圖像，以提高顯微觀察的分辨力，同時也克服了因調(diào)制器處于物鏡透鏡組中間而出現(xiàn)復像的問題，進一步提高顯微成像的襯度。
【專利說明】偏振光調(diào)制相襯顯微鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及顯微鏡【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及偏振光調(diào)制相襯顯微觀察技術(shù)，即在顯微照明與成像系統(tǒng)中，增加調(diào)制相襯觀察裝置，使觀察到的顯微圖像具有明顯的襯度對比，呈現(xiàn)立體感較強的圖像，以提高顯微觀察的分辨力，特別適合于未經(jīng)染色的透明介質(zhì)表面形態(tài)觀察。
【背景技術(shù)】:
[0002]眾所周知，光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及強度調(diào)制等?，F(xiàn)有的相襯顯微鏡技術(shù)主要包括相位相襯顯微術(shù)、微分干涉相襯顯微術(shù)、霍夫曼調(diào)制相襯顯微術(shù)等。其中相位相襯顯微術(shù)是指由于折射率的實際變化而影響探測光束相位變化，再將光束的相位變化轉(zhuǎn)變成振幅變化，以表現(xiàn)為圖像襯度不同，相襯顯微術(shù)的主要優(yōu)勢在于活細胞觀察時，不需要進行死亡、固封與染色等過程，可以在自然狀態(tài)下進行顯微觀察。微分干涉相襯顯微技術(shù)是利用偏振光在單軸晶體傳播過程中的分束與復合，從而產(chǎn)生微小程差，并在物鏡后焦平面上發(fā)生干涉，通過檢偏后可進行顯微觀察，觀察到的圖像呈現(xiàn)立體浮雕感，微分干涉相襯顯微術(shù)可分為透射式與落射式兩種?；舴蚵{(diào)制相襯顯微術(shù)是將光的相位梯度轉(zhuǎn)換為光強度變化，這樣可以對通?？床灰姷南辔晃矬w形成一個高襯度、高分辨率的像，并以三維立體狀態(tài)顯示出來。前兩種相襯顯微術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，而霍夫曼調(diào)制相襯顯微術(shù)是由羅伯特霍夫曼博士在1975年發(fā)明這項技術(shù)，主要應(yīng)用在其創(chuàng)辦的調(diào)制光學公司的產(chǎn)品中，日本OLYMPUS，NIKON兩公司在其制造的倒置顯微鏡中也引入了相關(guān)顯微成像技術(shù)。目前在國內(nèi)光學顯微鏡及研究院所未有相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)報告。
[0003]目前國外霍夫曼調(diào)制相襯顯微觀察裝置主要是在傳統(tǒng)產(chǎn)品基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造，由于受原有設(shè)計的限制，物鏡的后焦面往往是不一致的，從而使物鏡調(diào)制器(也稱振幅濾波器)的安裝位置、調(diào)制區(qū)域的通光口徑不能完全統(tǒng)一，同時需要專門的帶偏振狹縫孔徑光闌聚光鏡與物鏡一一匹配，因而進口的霍夫曼調(diào)制相襯顯微觀察裝置的價格非常昂貴，需專業(yè)制造。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其基于霍夫曼調(diào)制相襯原理，引入偏振光光強度調(diào)制技術(shù)，通過具有一致后焦平面的調(diào)制相襯物鏡、設(shè)于調(diào)制相襯物鏡后焦平面的物鏡調(diào)制器和帶偏振器的狹縫孔徑光闌聚光鏡組的設(shè)置，實現(xiàn)了通過具有梯度變化的相位樣品后的光束表現(xiàn)為光亮度的變化，同時也克服了因調(diào)制器處于物鏡透鏡組中間而出現(xiàn)復像的問題，進一步提高顯微成像的襯度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，包括照明器、載物臺和目鏡，其特征于還包括:物鏡組和聚光鏡組，所述物鏡組位于載物臺下方，包括若干個具有一致性后焦平面的調(diào)制相襯物鏡，調(diào)制相襯物鏡包括物鏡調(diào)制器，所述物鏡調(diào)制器設(shè)置于所述各個調(diào)制相襯物鏡的一致性后焦平面上；所述聚光鏡組位于照明器與載物臺之間，包括自上而下順序設(shè)置的起偏器、偏振狹縫轉(zhuǎn)換器、聚光鏡孔徑光闌和聚光鏡，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上設(shè)有若干個與各調(diào)制相襯物鏡對應(yīng)的偏振狹縫孔徑光闌。進一步地，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器是拉板式轉(zhuǎn)換座，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上還設(shè)有用于明視場觀察的透射通孔。
[0007]進一步地，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器是拉板式轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)盤式轉(zhuǎn)換器，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上還設(shè)有用于明視場觀察的透射通孔。
[0008]進一步地，所述聚光鏡組還包括設(shè)置于起偏器上方的濾色片座。
[0009]進一步地，所述物鏡組還包括明視場觀察物鏡。
[0010]作為一種實施方式，若干個調(diào)制相襯物鏡分別是10X、20X、40X調(diào)制相襯物鏡，偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上若干個偏振狹縫孔徑光闌分別是10X、20X、40X偏振狹縫孔徑光闌。
[0011]進一步地，所述若干個偏振狹縫孔徑光闌位于所述聚光鏡的前焦平面，偏振狹縫孔徑光闌內(nèi)分為兩個區(qū)，分別是完全透射區(qū)與偏光亮度調(diào)制區(qū)。
[0012]進一步地，所述目鏡是雙目觀察鏡，為鉸鏈式結(jié)構(gòu)。
[0013]進一步地，所述偏振光調(diào)制相襯顯微鏡還包括用于調(diào)節(jié)物鏡組相對于載物臺升降的粗微動調(diào)焦機構(gòu)。
[0014]進一步地，所述粗微動調(diào)焦機構(gòu)包括粗動松緊調(diào)節(jié)裝置和限位裝置。
[0015]再進一步，所述偏振光調(diào)制相襯顯微鏡還包括用于顯微鏡圖像采集時光學輸出的攝影攝像輸出端口。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡具有以下有益效果:
[0017]1、本發(fā)明在霍夫曼調(diào)制相襯原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)了一套物鏡后焦平面一致的顯微物鏡，分別為?οχ，20X, 40X,在其后焦平面上安裝通用調(diào)制器，再根據(jù)不同倍率物鏡，設(shè)計帶偏振器的偏振狹縫孔徑光闌，通過起偏器的旋轉(zhuǎn)來調(diào)制光束的偏振強度，從而實現(xiàn)通過具有梯度變化的相位樣品后的光束表現(xiàn)為光亮度的變化，同時也克服了因調(diào)制器處于物鏡透鏡組中間而出現(xiàn)復像的問題，進一步提高顯微成像的襯度。
[0018]2、通過本發(fā)明，可有效提高成像分辨率，降低生產(chǎn)成本，以達到完全取代進口設(shè)備的目的。
[0019]3、本發(fā)明的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡可應(yīng)用于生物以及熒光顯微鏡中，可進行正常明視場顯微觀察，也可進行調(diào)制相襯顯微觀察，兩種觀察模式可以快速切換，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以得到視場均勻、襯度明顯的顯微圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡(拉板式)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為實施例1的聚光鏡組(拉板式)的俯視示意圖；
[0022]圖3為實施例1的聚光鏡組(拉板式)的正面示意圖；
[0023]圖4為實施例1的聚光鏡組(拉板式)的偏振狹縫孔徑光闌通光區(qū)域示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明的調(diào)制相襯物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明的調(diào)制相襯物鏡后焦平面上調(diào)制器中的調(diào)制片通光區(qū)域示意圖；
[0026]圖7為實施例2的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡(轉(zhuǎn)盤式)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為實施例2的聚光鏡組(轉(zhuǎn)盤式)俯視示意圖；[0028]圖9為圖8的A-A向剖面示意圖。
[0029]其中:1-照明器，2-聚光鏡組，21-偏振狹縫轉(zhuǎn)換器，22-偏振狹縫孔徑光闌，23-濾色片座，24-起偏器，25-聚光鏡孔徑光闌，26-聚光鏡，3-載物臺，4-目鏡，5-粗微動調(diào)焦機構(gòu)，6-物鏡組，61-物鏡調(diào)制器，7-攝影攝像輸出端口。
【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]實施例1
[0032]拉板式偏振光調(diào)制相襯顯微鏡
[0033]如圖1?6所示，一種偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，包括照明器1、聚光鏡組2、載物臺
3、目鏡4、粗微動調(diào)焦機構(gòu)5、物鏡組6、攝影攝像輸出端口 7。
[0034]所述的照明器I采用6V30W鹵素燈或大功率白光LED燈提供光源，光源與集光鏡的相對距離可調(diào)節(jié)。
[0035]所述的聚光鏡組2為本發(fā)明專利技術(shù)的核心部件之一，本實施例采用拉板式結(jié)構(gòu)。聚光鏡組2位于照明器I與載物臺2之間，其作用是將光源提供的光束轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)顯微物鏡要求的均勻照明，以實現(xiàn)偏振光調(diào)制的目的。
[0036]本實施例拉板式的聚光鏡組2，主要由自上而下順序設(shè)置的濾色片座23、起偏器24、偏振狹縫轉(zhuǎn)換器21、偏振狹縫孔徑光闌22、聚光鏡孔徑光闌25和聚光鏡26組成，偏振狹縫孔徑光闌22是安裝在偏振狹縫轉(zhuǎn)換器21上，可以旋轉(zhuǎn)與水平移動，偏振狹縫轉(zhuǎn)換器21上還設(shè)有透射通孔，若干個偏振狹縫孔徑光闌22位于所述聚光鏡26的前焦平面，偏振狹縫孔徑光闌22的通光區(qū)域分為兩個區(qū)，分別是完全透射區(qū)T與偏光亮度調(diào)制區(qū)P，偏光亮度調(diào)制區(qū)P內(nèi)的亮度著圖3中的起偏器24的旋轉(zhuǎn)而改變，達到亮度調(diào)制目的，而完全透射區(qū)T則不受圖3中的起偏器24的旋轉(zhuǎn)而改變。偏振狹縫轉(zhuǎn)換器21內(nèi)分別是10X、20X、40X偏振狹縫孔徑光闌，可適應(yīng)不同倍率物鏡觀察的要求；透射通孔的設(shè)置，便于傳統(tǒng)明視場觀察。濾色片座23是用于安裝各種濾色片，以改變圖像襯底。聚光鏡孔徑光闌25適應(yīng)于傳統(tǒng)明視場透射觀察，調(diào)制相襯觀察時需開啟至最大通光口徑。
[0037]載物臺3，是用于承載觀察的樣品或培養(yǎng)器皿，載物臺具有縱、橫向移動功能，其中縱向移動范圍不小于75mm,橫向移動范圍不小于135mm,其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)符合GB/T2985-生物顯微鏡標準中載物臺的技術(shù)要求。
[0038]目鏡4是雙目觀察鏡，采用鉸鏈式結(jié)構(gòu)，配置廣角平場目鏡，視場數(shù)為22，單邊視度可在-5?+5個視度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，目鏡瞳距可在48mm?75mm之間任意調(diào)節(jié)。目鏡筒傾斜角度為45度。
[0039]粗微動調(diào)焦機構(gòu)5，可通過旋轉(zhuǎn)粗動手輪或微動調(diào)焦手輪，使物鏡相對載物平臺升降，以達到聚焦的目的，其中微動調(diào)焦手輪的微動格值為0.002mm,調(diào)焦機構(gòu)中設(shè)置了粗動松緊調(diào)節(jié)與限位裝置，其中松緊調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)粗動調(diào)節(jié)手輪的扭矩，防止載物平臺自上而下移動，又稱為“自流”。限位裝置是用于防止轉(zhuǎn)換物鏡時，高倍物鏡碰撞載物平臺而損壞物鏡，也便于操作不同物鏡時能夠快速聚焦。
[0040]所述的物鏡組6，位于載物臺下方，主要包括10X、20X、40X調(diào)制相襯物鏡與IOX明視場觀察物鏡，其中調(diào)制相襯物鏡是本發(fā)明專利的核心部件之一，結(jié)構(gòu)示意見圖5。調(diào)制相襯物鏡為無限遠平場消色差物鏡光學結(jié)構(gòu)，調(diào)制相襯物鏡包括物鏡調(diào)制器61。物鏡組6所包含的各個調(diào)制相襯物鏡的后焦平面設(shè)計為同一相對平面，在后焦平面上設(shè)置物鏡調(diào)制器，如圖5所示，物鏡調(diào)制器61是由調(diào)制片與金屬座組成，調(diào)制片采用光學通透性較強的玻璃材質(zhì)作為基體，再在其表面鍍制不同通光口徑、透射率的膜層，使其分為三個通光區(qū)，如圖6所示，分別為透射區(qū)(B)，遮光區(qū)(D)，灰度區(qū)(G)，通過偏振狹縫孔徑光闌的直射與衍射光束通過具有相位梯度變化的觀察樣品后聚集在物鏡調(diào)制器的G、B兩區(qū)，D區(qū)是不透光，光束中的直射光部分完全通過G區(qū)，其亮度不受圖3中的起偏器24的旋轉(zhuǎn)而改變，衍射光束在透過B區(qū)時，受到圖3中的起偏器24的旋轉(zhuǎn)而改變，因而使樣品目標的輪廓與背景形成明顯的相位梯度變化，但光束均不發(fā)生相位提前或滯后變化，僅僅是將光強度的變化作用于觀察物體的相位梯度變化，從而表現(xiàn)為圖像的襯度變化。
[0041]使用時，照明器I的集光光束通過起偏器24后，形成線性偏振光，再通過設(shè)置在聚光鏡26的前焦平面的偏振狹縫孔徑光闌的P區(qū)，由于在偏振狹縫孔徑光闌的P區(qū)設(shè)置了偏振器(相當于檢偏器)，使偏振光的相對偏振角度隨起偏器的旋轉(zhuǎn)而改變，以實現(xiàn)控制偏振狹縫孔徑光闌的P區(qū)透射光束亮度的變化，即調(diào)制光強度。
[0042]所述的攝影攝像輸出端口 7是用于顯微鏡圖像采集時的光學輸出端，配合專用的攝影卡口或適配器，可以連接CCD攝像儀、數(shù)碼相機或數(shù)碼單反相機、普通相機。攝影攝像系統(tǒng)采用100%通光，可通過本裝置所設(shè)置的切換拉桿進行目視觀察與攝影操作。
[0043]本實施例還可以包括電器部分，電器部分主要包括亮度調(diào)節(jié)旋鈕，電源控制開關(guān)，電源插座及電源控制與保護電器原件。本發(fā)明的產(chǎn)品輸入電壓分為三類:230V50/60Hz, 110V/50/60Hz，85?265V寬電壓電源，輸出的功率為6V30W (鹵素燈專用)或3.5V5W (LED照明器專用)。
[0044]實施例2
[0045]轉(zhuǎn)盤式偏振光調(diào)制相襯顯微鏡
[0046]如圖7?9所示，本實施例的轉(zhuǎn)盤式偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，包括照明器1、聚光鏡組2、載物臺3、目鏡組4、粗微動調(diào)焦機構(gòu)5、物鏡組6、攝影攝像輸出端口 7。聚光鏡組2采用轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，主要由自下而上順序設(shè)置的聚光鏡26、聚光鏡孔徑光闌25、偏振狹縫轉(zhuǎn)換器21、偏振狹縫孔徑光闌22、起偏器24組成。偏振狹縫孔徑光闌22安裝在偏振狹縫轉(zhuǎn)換器21上，可以旋轉(zhuǎn)與水平移動。本實施例與實施例1的聚光鏡組相比，主要區(qū)別在于偏振狹縫孔徑光闌轉(zhuǎn)換方式采用旋轉(zhuǎn)切換，偏振狹縫轉(zhuǎn)換器中也設(shè)置了 10X、20X、40X偏振狹縫孔徑光闌與透射通孔。
[0047]本實施例的其余部分，與實施例1相同。
[0048]本發(fā)明設(shè)計的一種偏振光調(diào)制相襯顯微鏡適用于現(xiàn)有透射正置生物、熒光，倒置生物、熒光顯微觀察技術(shù)。拉板式與轉(zhuǎn)盤式兩種結(jié)構(gòu)模式的選擇，用以適應(yīng)不同用戶的要求。
[0049]最后應(yīng)說明的是:以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，包括照明器、載物臺和目鏡，其特征于還包括: 物鏡組，其位于載物臺下方，包括若干個具有一致性后焦平面的調(diào)制相襯物鏡，調(diào)制相襯物鏡包括物鏡調(diào)制器，所述物鏡調(diào)制器設(shè)置于所述各個調(diào)制相襯物鏡的一致性后焦平面上； 聚光鏡組，其位于照明器與載物臺之間，包括自上而下順序設(shè)置的起偏器、偏振狹縫轉(zhuǎn)換器、聚光鏡孔徑光闌和聚光鏡，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上設(shè)有若干個與各調(diào)制相襯物鏡對應(yīng)的偏振狹縫孔徑光闌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器是拉板式轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)盤式轉(zhuǎn)換器，所述偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上還設(shè)有用于明視場觀察的透射通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，所述聚光鏡組還包括設(shè)置于起偏器上方的濾色片座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，所述物鏡組還包括明視場觀察物鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，若干個調(diào)制相襯物鏡分別是10X、20X、40X調(diào)制相襯物鏡，偏振狹縫轉(zhuǎn)換器上若干個偏振狹縫孔徑光闌分別是10X.20X.40X偏振狹縫孔徑光闌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，所述若干個偏振狹縫孔徑光闌位于所述聚光鏡的前焦平面，偏振狹縫孔徑光闌內(nèi)分為兩個區(qū)，分別是完全透射區(qū)與偏光亮度調(diào)制區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，所述目鏡是雙目觀察鏡，為鉸鏈式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，還包括用于調(diào)節(jié)物鏡組相對于載物臺升降的粗微動調(diào)焦機構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，所述粗微動調(diào)焦機構(gòu)包括粗動松緊調(diào)節(jié)裝置和限位裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光調(diào)制相襯顯微鏡，其特征在于，還包括用于顯微鏡圖像采集時光學輸出的攝影攝像輸出端口。
【文檔編號】G02B21/14GK103529542SQ201310512373
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】李彌高, 黃文勇, 胡麗娟, 黃敏鍵 申請人:廣州粵顯光學儀器有限責任公司