成像系统、制备方法及取像装置与流程

专利2025-05-31  17


本发明涉及光学成像,特别是涉及一种成像系统、制备方法及取像装置。


背景技术:

1、为了实现生物等弱对比度透明样品的光学显微观察,样品的相位因子起到了关键作用。在显微领域,主流的有传统相衬显微镜、霍夫曼相差显微镜、微分干涉显微镜等来凸显样品的相位信息,以方便弱衬度样品的观测。

2、然而,上述几类显微镜成像效果有限,难以在一套成像系统中同时实现边缘增强的成像效果和浮雕成像效果,且需对原有的成像光路进行较复杂的调整,不易直接装置于商业成套光学成像系统中。


技术实现思路

1、基于此,本发明旨在提供一种改进的成像系统、制备方法及取像装置,以解决上述问题中的至少之一。

2、第一方面,本申请提供一种成像系统,所述成像系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括:

3、光源,被配置为提供照射至样品的光线;

4、第一透镜组,具有第一焦距;

5、相位调制单元,其所在的平面与所述光源所在的平面为一对共轭面,且其至所述第一透镜组在所述光轴上的距离为第一距离;

6、第二透镜组,具有第二焦距,且其至所述相位调制单元在所述光轴上的距离为第二距离;

7、其中,所述第二透镜组的后焦面与所述成像系统的成像面重合或基本重合;并且,所述第一距离、所述第二距离、所述第一焦距、所述第二焦距不全相同。

8、上述成像系统,通过在成像光路中引入相位调制单元,并且使相位调制单元所在的平面与光源所在的平面为一对共轭面,从而相比于明场观测(即平面视觉效果的显微图),有利于在一套成像系统实现更多样的成像效果,例如可以实现边界增强的成像效果以及浮雕成像效果,并且无需对原有的成像光路进行过多调整;同时,第二透镜组的后焦面与成像系统的成像面重合或基本重合,有利于与第一透镜组组合对光线进行傅里叶变换和逆傅里叶变换,从而方便在第一透镜组和第二透镜组之间插入更多光学调制元件,且不会对最终成像带来不利影响,有助于实现成像系统的改造多样性;除此之外,第一距离、第二距离、第一焦距、第二焦距不全相同,有利于在保证成像效果的同时对第一透镜组与第二透镜组之间的间距进行延展,从而为光学调制元件的插入提供充足的空间,满足成像系统的不同改造需求。

9、在其中一个实施例中,还包括样品承载部;其中,所述样品承载部设于所述第一透镜组的前焦面;或者,所述样品承载部设于所述光源与所述第一透镜组之间的光路,被配置为基于用户操作改变其在所述光轴方向上的位置;并且,所述第一透镜组的前焦面位于所述样品承载部在所述光轴方向上的调整范围内。

10、在其中一个实施例中,所述光源包括平行光源或点光源。

11、在其中一个实施例中,还包括:用于容纳所述第一透镜组的第一壳体,以及用于容纳所述相位调制单元的第二壳体;其中,所述第一壳体与所述第二壳体一体成型或可拆卸连接。

12、在其中一个实施例中,所述相位调制单元包括螺旋相位板。

13、在其中一个实施例中,还包括:第一调节机构,与所述相位调制单元连接;其中,所述第一调节机构被配置为基于用户操作改变所述相位调制单元在其所在平面内的位置,使所述相位调制单元的中心与所述光源于所述相位调制单元所在的平面的成像重合或偏离所述光源于所述相位调制单元所在的平面的成像。

14、在其中一个实施例中,还包括:前置透镜,具有正光焦度,设于所述光源和所述样品之间的光路;以及,与所述前置透镜连接的第二调节机构;其中,所述第二调节机构被配置为基于用户操作改变所述前置透镜的位置,使所述光源于所述相位调制单元所在平面的成像与所述相位调制单元的中心重合或偏离所述相位调制单元的中心。

15、在其中一个实施例中,所述第一透镜组包括物镜,所述成像系统还包括:调节透镜,具有正光焦度,设于所述光源和所述样品之间的光路;以及,与所述调节透镜连接的第三调节机构;其中,所述第三调节机构被配置为基于用户操作改变所述调节透镜在所述光轴方向上的位置以匹配所述物镜的放大倍率。

16、在其中一个实施例中,还包括:第四调节机构,与所述相位调制单元连接,被配置为基于用户操作改变所述相位调制单元在所述光轴方向上的位置。

17、在其中一个实施例中,所述第一透镜组包括物镜以及设于所述物镜的像侧的至少一个具有正光焦度的中继透镜。

18、在其中一个实施例中,还包括设于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的光路的一个或多个光学调制元件。

19、在其中一个实施例中,所述光源为平行光源时,所述相位调制单元所在的平面与所述第一透镜组的后焦面重合或基本重合。

20、第二方面,本申请提供一种成像系统的制备方法,包括:

21、提供光源、具有第一焦距的第一透镜组、相位调制单元、具有第二焦距的第二透镜组;将所述光源、所述第一透镜组、所述相位调制单元、所述第二透镜组依序设置;调整所述相位调制单元的位置,使所述相位调整单元所在的平面与所述光源所在的平面为一对共轭面,以及调整所述第二透镜组的位置,使所述第二透镜组的后焦面与所述成像系统的成像面重合或基本重合;其中,所述相位调制单元至所述第一透镜组在所述光轴上的距离为第一距离,所述第二透镜组至所述相位调制单元在所述光轴上的距离为第二距离,所述第一距离、所述第二距离、所述第一焦距、所述第二焦距不全相同。

22、第三方面,本申请提供一种取像装置,包括如前文所述的成像系统以及感光元件,所述感光元件的感光表面与所述成像系统的成像面重合。



技术特征:

1.一种成像系统,其特征在于,所述成像系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括:

2.根据权利要求1所述的成像系统,其特征在于,还包括样品承载部;

3.根据权利要求1所述的成像系统,其特征在于,所述光源包括平行光源或点光源。

4.根据权利要求1所述的成像系统,其特征在于,还包括:

5.根据权利要求1~4中任一项所述的成像系统,其特征在于,所述相位调制单元包括螺旋相位板。

6.根据权利要求5所述的成像系统,其特征在于,还包括:

7.根据权利要求5所述的成像系统,其特征在于,还包括:

8.根据权利要求5所述的成像系统,其特征在于,所述第一透镜组包括物镜,所述成像系统还包括:

9.根据权利要求5所述的成像系统,其特征在于,还包括:

10.根据权利要求1~4中任一项所述的成像系统,其特征在于,所述第一透镜组包括物镜以及设于所述物镜的像侧的至少一个具有正光焦度的中继透镜。

11.根据权利要求1~4中任一项所述的成像系统,其特征在于,还包括:

12.根据权利要求1~4中任一项所述的成像系统,其特征在于,所述光源为平行光源,所述相位调制单元所在的平面与所述第一透镜组的后焦面重合或基本重合。

13.一种成像系统的制备方法,其特征在于,包括:

14.一种取像装置,其特征在于,包括如权利要求1~12中任一项所述的成像系统以及感光元件,所述感光元件的感光表面与所述成像系统的成像面重合。


技术总结
本申请提供一种成像系统、制备方法及取像装置。成像系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括:光源,被配置为提供照射至样品的光线;第一透镜组,具有第一焦距;相位调制单元,其所在的平面与所述光源所在的平面为一对共轭面,且其至第一透镜组在光轴上的距离为第一距离;第二透镜组,具有第二焦距,且其至相位调制单元在光轴上的距离为第二距离;其中,第二透镜组的后焦面与成像系统的成像面重合或基本重合;并且,第一距离、第二距离、第一焦距、第二焦距不全相同。上述成像系统有利于丰富相衬显微镜的成像效果,保证相衬显微镜改造的多样性,并尽量减少对原有光路的改动。

技术研发人员:杨一萍,孙旭辉
受保护的技术使用者:司百诺光电科技(苏州)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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