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)的照明方式對成像系統(tǒng)有著非常重要的影響，通常能夠較多地用它來影響顯微鏡的性能。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)這種問題的主要原因多半是照明系統(tǒng)未調(diào)校好或沒有設(shè)計(jì)好，使標(biāo)本不能獲得充分的照明所致。
[0003]總體來說，顯微鏡標(biāo)本最佳的照明狀態(tài)應(yīng)該是明亮、無眩光、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栴}，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]柯拉照明是通過集光透鏡、場鏡透鏡將一個(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，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給光學(xué)器件的調(diào)校帶來很大的難度，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?、發(fā)熱大、光衷快等問題，LED燈由于體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度、低熱量、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在已越來越普遍的應(yīng)用于照明，但LED存在光譜連續(xù)性不夠、顯色指數(shù)不夠等問題。
[0007]另外，在使用顯微鏡觀察標(biāo)本的過程中，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，如切換為透射暗場時(shí)，除了切換物鏡，還需根據(jù)物鏡的參數(shù)選擇對應(yīng)的暗場推拉板，容易出錯(cuò)O
[0008]在公開號(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)上放置的待檢測的生物樣品。在公開號(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，只具有明場功能，無法滿足各種標(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)缺陷帶來照明不均勻、數(shù)值孔徑和照明范圍無法滿足要求、照明方式單一、功能單一等諸多的問題。
[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、微控制器和電器開關(guān)。
[0011]采用上述技術(shù)方案的發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)本的大范圍、大孔徑、高亮度的完善柯拉照明，達(dá)到對標(biāo)本的均勻照明效果，用戶無需中心調(diào)節(jié)、無需軸向調(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十字小盤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十字沉頭螺釘鎖