一種基于led陣列的顯微鏡照明系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于LED陣列的顯微鏡照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)兩部分，照明系統(tǒng)是顯微鏡很重要的一部分，照明系統(tǒng)的照明方式對(duì)成像系統(tǒng)有著非常重要的影響，通常能夠較多地用它來(lái)影響顯微鏡的性能。但照明系統(tǒng)也是顯微鏡中被理解最少的一部分，在很多情況下，一臺(tái)設(shè)計(jì)精良的顯微鏡并不一定會(huì)獲得良好的成像質(zhì)量，在《Photography Through the Microscope》一書(shū)中John Delly認(rèn)為，提供給學(xué)術(shù)討論、展覽會(huì)和科技出版物的顯微攝影照片有80%?90%光路校正均不正確，其標(biāo)本的照明狀況很差，這是顯微觀察和顯微攝影中存在的一個(gè)十分嚴(yán)重的通病，出現(xiàn)這種問(wèn)題的主要原因多半是照明系統(tǒng)未調(diào)校好或沒(méi)有設(shè)計(jì)好，使標(biāo)本不能獲得充分的照明所致。
[0003]總體來(lái)說(shuō)，顯微鏡標(biāo)本最佳的照明狀態(tài)應(yīng)該是明亮、無(wú)眩光、均勻、色溫符合使用要求的；照明范圍、照明孔徑與顯微鏡成像系統(tǒng)是相適配的。為了得到最好的照明效果，現(xiàn)有的顯微鏡照明通常采用臨界照明或柯拉照明。
[0004]臨界照明是根據(jù)阿貝提出的光學(xué)原理發(fā)明的，它依靠聚光透鏡將光源成像于標(biāo)本平面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)本的照明，但在這種照明方法中，光源的均勻性是一個(gè)十分重要的條件，實(shí)際的鎢絲燈、鹵素?zé)羝毡榇嬖诰鶆蛐圆粔蚝玫膯?wèn)題，從19世紀(jì)到20世紀(jì)，臨界照明在顯微鏡中得到了十分廣泛的應(yīng)用，但由于存在照明不夠均勻等問(wèn)題，現(xiàn)目前，臨界照明通常只應(yīng)用在不需要顯微鏡攝影或者較為價(jià)廉的顯微鏡中。
[0005]柯拉照明是通過(guò)集光透鏡、場(chǎng)鏡透鏡將一個(gè)放大的光源像成于聚光透鏡的孔徑光欄處，通過(guò)聚光鏡產(chǎn)生一個(gè)角度很大的能產(chǎn)生標(biāo)本最佳分辨率的平行光錐，并通過(guò)孔徑光欄控制平行光錐的角度，也就是照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，以扼制不必要的雜散光和眩光，這樣，由于光源成像在系統(tǒng)的孔徑光欄處，采用柯拉照明即使光源發(fā)出的是不均勻的光，在視場(chǎng)里分布也不會(huì)是不均勻的。但是，柯拉照明由于光學(xué)透鏡很多，光路很長(zhǎng)，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給光學(xué)器件的調(diào)校帶來(lái)很大的難度，而光學(xué)器件的正確與否將直接影響有效的標(biāo)本照明，不正確的校正將嚴(yán)重地影響顯微鏡成像的質(zhì)量，使其產(chǎn)生斑點(diǎn)、虛光、色斑、襯度不良及其它各式各樣的缺陷。所以，為了保證照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的各種物鏡適配，通常需增加照明系統(tǒng)的軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，與此同時(shí)，由于顯微鏡為了保證在不更換聚光鏡的情況下能同時(shí)滿足高低倍物鏡時(shí)都能最佳使用，根據(jù)拉赫不變量的原理可知，現(xiàn)有產(chǎn)品的照明系統(tǒng)很難滿足成像系統(tǒng)的要求，為此，柯拉照明系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往還需或增加毛玻璃、或采用多種聚光透鏡、或放棄照明范圍或照明孔徑的需求。
[0006]同時(shí)，現(xiàn)有的顯微鏡系統(tǒng)通常采用鎢絲燈、熒光燈、鹵素?zé)?、LED燈等光源，鎢絲燈、熒光燈、鹵素?zé)羝胀ù嬖趬勖獭l(fā)熱大、光衷快等問(wèn)題，LED燈由于體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、高亮度、低熱量、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在已越來(lái)越普遍的應(yīng)用于照明，但LED存在光譜連續(xù)性不夠、顯色指數(shù)不夠等問(wèn)題。
[0007]另外，在使用顯微鏡觀察標(biāo)本的過(guò)程中，由于標(biāo)本本身性質(zhì)的不同，只具有某種單一照明方式的顯微鏡，在對(duì)不同性質(zhì)的標(biāo)本進(jìn)行觀察時(shí)，很難達(dá)到理想的照明效果以及成像效果。一般顯微鏡都會(huì)提供多種不同照明的方式供用戶選擇，如除了常規(guī)的透射照明外，還有暗場(chǎng)照明、相襯觀察所需要的環(huán)形斜照明等，但在切換照明方式時(shí)，步驟比較繁瑣，如切換為透射暗場(chǎng)時(shí)，除了切換物鏡，還需根據(jù)物鏡的參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的暗場(chǎng)推拉板，容易出錯(cuò)O
[0008]在公開(kāi)號(hào)為CN104459969A的專利中，描述了一種基于工程漫射體的生物顯微鏡照明系統(tǒng)，其包括:發(fā)光二極管LED燈、會(huì)聚透鏡、工程漫射體、載物臺(tái)，發(fā)光二極管LED提供高強(qiáng)度的照明光束，會(huì)聚透鏡接收并會(huì)聚照明光束，工程漫射體對(duì)照明光束進(jìn)行控制，控制照明光束的空間分布和強(qiáng)度輪廓，使得照明光束的光照度均勻地投射到載物臺(tái)上放置的待檢測(cè)的生物樣品。在公開(kāi)號(hào)為CN102789048A的專利中，描述了一種用于顯微鏡的冷光源照明系統(tǒng)，其包括:殼體、LED燈、非球面聚光鏡、鏡筒組件等，殼體的內(nèi)部設(shè)有LED發(fā)光光源，非球面聚光鏡聚集LED燈發(fā)出的光，鏡筒組件用于固定其它零件。在公開(kāi)號(hào)為CN2769911Y的專利中，描述了一種采用發(fā)光二極管的生物顯微鏡的照明裝置，其在載物臺(tái)的下邊且與鏡臂固定連接有光源承載臺(tái)，該光源承載臺(tái)上固定連接發(fā)光二極管插座，該發(fā)光二極管插座活動(dòng)連接發(fā)光二極管。上述照明系統(tǒng)都存在無(wú)法同時(shí)滿足顯微鏡在高低觀察時(shí)的數(shù)值孔徑、照明范圍的要求，在照明均勻上也存在一定的不足，同時(shí)，上述照明系統(tǒng)的照明方式單一，只具有明場(chǎng)功能，無(wú)法滿足各種標(biāo)本的觀察要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是:旨在提供一種基于LED陣列的顯微鏡照明系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有顯微鏡照明裝置結(jié)構(gòu)缺陷帶來(lái)照明不均勻、數(shù)值孔徑和照明范圍無(wú)法滿足要求、照明方式單一、功能單一等諸多的問(wèn)題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種基于LED陣列的顯微鏡照明系統(tǒng)，包括顯微鏡機(jī)架，所述的顯微鏡機(jī)架上設(shè)有目鏡、轉(zhuǎn)換器、物鏡、載物臺(tái)組、襯度推拉板組、照明裝置、調(diào)焦機(jī)構(gòu)和鏡壁組，還包括固定裝置、連接裝置和電器控制裝置，所述的照明裝置包括消球差透鏡、LED陣列燈組、PCB板和孔徑光欄組，所述的照明裝置通過(guò)固定裝置固定成為一個(gè)整體，所述消球差透鏡的焦距為8?30mm，所述的LED陣列燈組陣列在PCB板上、并設(shè)置在物鏡入瞳經(jīng)過(guò)消球差透鏡后的共軛面位置，所述LED陣列燈組中LED的發(fā)散角為15°?60°、LED的數(shù)量2 15顆，所述的連接裝置將照明裝置連接在顯微鏡機(jī)架上，所述的照明裝置通過(guò)連接裝置與電器控制裝置連接，所述的電器控制裝置包括驅(qū)動(dòng)電路、微控制器和電器開(kāi)關(guān)。
[0011]采用上述技術(shù)方案的發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)本的大范圍、大孔徑、高亮度的完善柯拉照明，達(dá)到對(duì)標(biāo)本的均勻照明效果，用戶無(wú)需中心調(diào)節(jié)、無(wú)需軸向調(diào)節(jié)就能達(dá)到最好的照明效果。
[0012]進(jìn)一步，所述的LED陣列燈組中的LED為白光LED、單色LED、多色LED中的任意一種。
[0013]這樣的設(shè)計(jì)，照明方式和功能多樣，可以滿足不同的需求。
[0014]進(jìn)一步，所述消球差透鏡的焦距為15mm;所述LED陣列燈組中LED的發(fā)散角為25°、LED的數(shù)量為37顆。
[0015]這樣的設(shè)計(jì)，數(shù)值孔徑和照明范圍較佳，成像效果較好。
[0016]進(jìn)一步，所述的多色LED為白光LED與琥珀色LED排列組合。
[0017]這樣的設(shè)計(jì)，色溫柔和，對(duì)標(biāo)本細(xì)節(jié)的分辨率較高。
[0018]進(jìn)一步，所述的多色LED為白光LED與藍(lán)綠色LED排列組合。
[0019]這樣的設(shè)計(jì)，照明光譜連續(xù)性較好，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)本更好的色彩還原效果。
[0020]進(jìn)一步，所述的消球差透鏡為菲涅爾透鏡，所述的照明裝置還包括保護(hù)玻璃、菲涅爾透鏡上座、聚光透鏡下座、聚光透鏡底座、下蓋板和隔圈，所述的固定裝置包括十字沉頭螺釘、定位螺釘、壓縮彈簧、內(nèi)六角緊定螺釘、十字小盤(pán)頭螺釘和鋼球，所述的保護(hù)玻璃和菲涅爾透鏡固定在菲涅爾透鏡上座內(nèi)，所述的孔徑光欄組通過(guò)十字小盤(pán)頭螺釘鎖緊在菲涅爾透鏡上座和菲涅爾透鏡下座中間，所述的壓縮彈簧和鋼球設(shè)于菲涅爾透鏡下座內(nèi)，并通過(guò)內(nèi)六角緊定螺釘鎖緊，所述的LED陣列燈組設(shè)于菲涅爾透鏡底座內(nèi)，所述的下蓋板和隔圈通過(guò)十字沉頭螺釘鎖