專利名稱:光源模塊、光鑷夾產(chǎn)生裝置及暗視野顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源模塊、光鑷夾產(chǎn)生裝置及暗視野顯微鏡， 且尤其是涉及一種可降低光損失率的光源模塊、光鑷夾產(chǎn)生裝置及 暗視野顯微鏡。
背景技術(shù)：
請參照圖1，其示出了傳統(tǒng)的暗視野顯微鏡(dark field microscope)的示意圖。傳統(tǒng)的暗視野顯微鏡100包括光源110、聚 光4免120、擋光片(dark field stop ) 130、 4義載臺140及物4竟150。 擋光片130、聚光4竟120、 7fc載臺140及物4竟150依次i殳置于光源 110之上。擋光片130用來阻擋光源110所發(fā)射出的中間部分的光 線112,使中間光線112無法射入聚光鏡120。而光源110所發(fā)射出 的周圍部分的光線114具有高傾斜角度，并可射入聚光鏡120。
穿透通過聚光4竟120的光線114均勻地照射樣品，其中只有祐: 樣品散射或衍射的光線116才可進(jìn)入物鏡150成像。而原來高傾斜 角度的光線則不會進(jìn)入物鏡150造成噪聲光。如此一來，暗視野顯 孩M竟100所呈現(xiàn)的影像為黑暗的背景及明亮的樣品，以使樣品影傳_ 更加地清晰。然而，傳統(tǒng)的暗纟見野顯孩吏鏡100具有以下缺點(diǎn)
第一、4氐亮度(Low brightness )。為了 4吏呈現(xiàn)的影^f象具有高對 比度，擋光片130阻擋大部分的光線112。如此一來，光源110所 發(fā)射出的光線中，僅有少部分具有高傾斜角度的光線114可進(jìn)入聚光4竟120并照射到樣品，而使得光損失率高達(dá)80%。此外，由于光 損失率相當(dāng)高，使得照射到樣品的光源減少，且樣品影像的亮度也 相對地降4氐。
第二、低倍率(Low magnification )及低分辨率(Low resolution )。 由于需避免未被樣品散射或衍射(繞射)的光線進(jìn)入物鏡150,因 此物4免150的數(shù)值孔徑(Numerical Aperture, NA )需小于聚光鎮(zhèn): 120的數(shù)值孔徑。為了達(dá)到物鏡150的數(shù)值孔徑小于聚光鏡120的 凄t值孔徑，傳統(tǒng)的暗視野顯樣i鏡100降低物鏡150的倍率。這樣， 大幅地降低了影像放大的倍率及光學(xué)分辨率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種光源模塊、光鑷夾產(chǎn)生裝置及暗視野顯微鏡， 將光束引導(dǎo)成中空的環(huán)狀光，并通過環(huán)狀光穿透通過聚光構(gòu)件后聚 焦于才企測試件上。由此，以4是高光使用率。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種光源模塊，適用于暗視野 顯《敬4竟并用來_照射才全測1 牛。.光源才莫^:包括^先束-、，良射坤勾^牛及_聚_光
構(gòu)件。光束具有多條光線。反射構(gòu)件用來將沿初始方向行進(jìn)的這些 光線反射成實(shí)質(zhì)上沿初始方向行進(jìn)的環(huán)狀光。環(huán)狀光是中空的，并 穿透通過聚光構(gòu)件且聚焦于檢測試件上。穿透通過聚光構(gòu)件的部分 環(huán)狀光被檢測試件散射。
在本發(fā)明所述的光源模塊中，該環(huán)狀光從鄰近聚光構(gòu)件的邊步彖 處穿透通過該聚光構(gòu)件。
在本發(fā)明所述的光源模塊中，該反射構(gòu)件包括第一反射元件， 具有第一反射面及光軸，該光軸平行于初始方向；以及第二反射元 件，具有第二反射面，該第該初始方向行進(jìn)的各條光線由第一反射面朝遠(yuǎn)離光軸的反射方向 反射至第二反射面，并被第二反射面反射至初始方向，以形成環(huán)狀 光。
在本發(fā)明所述的光源才莫塊中，該反射方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于該初始 方向。
在本發(fā)明所述的光源模塊中，在具體實(shí)施例中，該第一反射元 件呈錐型，且該第二反射元件呈燈罩型。
在本發(fā)明所述的光源^t塊中，在具體實(shí)施例中，該第一反射元
件及該第二反射元件的鍍膜材料為介電材沖+ ( Dielectric material )。
本發(fā)明所述的光源;模塊還用來在檢測試件中4是供具有動量的 光鑷夾，其中部分的光線為激光，該環(huán)狀光穿透通過聚光構(gòu)件并聚 焦于#企測試件上，以形成該具有動量的光4聶夾。
本發(fā)明所述的光源才莫塊還包括消色差透4竟，用來4交正射入該反 射構(gòu)件前的激光的色差。
本發(fā)明所述的光源才莫塊還包4舌分色4竟(dichroic mirror )，用 來過濾射入該反射構(gòu)件前的激光的波長。
在本發(fā)明所述的光源模塊中，該聚光構(gòu)件的數(shù)值孔徑實(shí)質(zhì)上為
1.3。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種光鑷夾產(chǎn)生裝置，用來在檢 測試件中提供具有動量的光鑷夾。光鑷夾產(chǎn)生裝置包括光束、反射 構(gòu)件及聚光構(gòu)件。光束具有多條激光。反射構(gòu)件用來將沿初始方向 行進(jìn)的這些激光反射成實(shí)質(zhì)上沿初始方向行進(jìn)的環(huán)狀光。環(huán)狀光是中空的。環(huán)狀光穿透通過聚光構(gòu)件并聚焦于一企測試件上，以形成具 有動量的光鑷夾。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，在具體實(shí)施例中，該環(huán)狀 光由鄰近聚光構(gòu)件的邊緣處穿透通過該聚光構(gòu)件。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，該反射構(gòu)件包括第一反 射元件，具有第一反射面及光軸，該光軸平行于該初始方向；以及 第二反射元件，具有第二反射面，該第一反射面朝向該第二反射面； 其中，沿該初始方向行進(jìn)的各條激光由該第一反射面朝遠(yuǎn)離該光軸 的反射方向反射至該第二反射面，并由該第二反射面,皮反射至該初 始方向，以形成環(huán)一犬光。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，該反射方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于 i亥4刀^臺力^7。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，在具體實(shí)施例中，該第一 反射元件呈錐型，且該第二反射元件呈燈罩型。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，在具體實(shí)施例中，該第一 反射元件及該第二反射元件的鍍膜材料為介電材料(Dielectric material )。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，該光束還包括多條照明 光，該環(huán)狀光穿透通過聚光構(gòu)件并聚焦于檢測試件上，且穿透通過 該聚光構(gòu)件的部分該環(huán)狀光被該檢測試件散射。
本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置還包括消色差透鏡，用來校正 射入該反射構(gòu)件前的多條激光的色差。本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置還包括分色鏡，用來過濾射入 該反射構(gòu)件前的多條〗敫光的波長。
在本發(fā)明所述的光鑷夾產(chǎn)生裝置中，該聚光構(gòu)件的數(shù)值孔徑實(shí) 質(zhì)上為1.3。
本發(fā)明還提供了一種暗視野顯微鏡，用來觀察一企測試件，該暗 視野顯微鏡包括物鏡、承載臺和光源模塊；其中，承載臺用來承 載該檢測試件；光源模塊，該承載臺設(shè)置于該物鏡與該光源模塊之 間，該光源模塊用來照射該檢測試件，所述光源才莫塊包括光束、 反射構(gòu)件和聚光構(gòu)件，該光束具有多條光線；該反射構(gòu)件用來將沿 初始方向4亍進(jìn)的這些光線反射成實(shí)質(zhì)上沿該初始方向行進(jìn)的環(huán)狀 光，該環(huán)狀光是中空的；聚光構(gòu)件，該環(huán)狀光穿透通過該聚光構(gòu)件 并聚焦于該檢測試件上，且穿透通過該聚光構(gòu)件的部分該環(huán)狀光4皮 該才企測試j牛散射以成^象于該物4竟。
在本發(fā)明所述的暗—見野顯樣H竟中，該環(huán)狀光乂人鄰近該聚光構(gòu)4牛 的邊纟彖處穿透通過該聚光構(gòu)件。
在本發(fā)明所述的暗視野顯微4免中，該反射構(gòu)件包括第一反射 元件，具有第一反射面及光軸，該光軸平行于該初始方向；以及第 二反射元件，具有第二反射面，該第一反射面朝向該第二反射面； 其中，沿該初始方向4亍進(jìn)的各條光線由該第一反射面朝遠(yuǎn)離該光軸 的反射方向反射至該第二反射面，并由該第二反射面纟皮反射至該初 始方向，以形成環(huán)4犬光。
在本發(fā)明所述的暗一見野顯樣H竟中，該反射方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于該 #刀士臺》^7 。在本發(fā)明所述的暗禍L野顯獨(dú)U免中，在具體實(shí)施例中，該第一反 射元件呈錐型，且該第二反射元件呈燈罩型。
在本發(fā)明所述的暗視野顯微鏡中，在具體實(shí)施例中，該第一反 射元件及該第二反射元件的鍍膜材料為介電材料(Dielectric material )。
在本發(fā)明所述的暗—見野顯微鏡，其中，該光源才莫塊還用來在該 才企測試件中提供具有動量的光鑷夾，其中部分的光線為激光，該環(huán) 狀光穿透通過該聚光構(gòu)件并聚焦于該;險測試件上，以形成該具有動 量的光鑷夾。
在本發(fā)明所述的暗-見野顯樣"竟中，該光源才莫塊還包括消色差 透鏡，用來校正射入該反射構(gòu)件前的多條激光的色差。
在本發(fā)明所述的暗視野顯微鏡中，該光源模塊還包括分色鏡， 用來過濾射入該反射構(gòu)件前的多條激光的波長。
在本發(fā)明所述的暗4見野顯樣H竟中，該聚光構(gòu)件的lt值孔徑實(shí)質(zhì) 上為1.3。
為<吏本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例， 并配合附圖，作詳細(xì)"i兌明如下
圖1示出了傳統(tǒng)的暗—見野顯樣"竟的示意圖。
圖2示出了才艮據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種暗一見野顯孩"竟的剖面 示意圖。圖3示出了圖2照明光及反射構(gòu)件的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的光源模塊、光鑷夾產(chǎn)生裝置及暗視野顯微鏡是將光束 引導(dǎo)成中空的環(huán)狀光，以照射檢測試件、提供光鑷夾，或同時照射 檢測試件并提供光鑷夾?，F(xiàn)舉實(shí)施例分別說明如下。
照射4企測試件
-清參照圖2,其示出了依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種暗一見野顯 微鏡的剖面示意圖。暗視野顯微鏡200用來觀察檢測試件201,并 包括物鏡210、承載臺220以及光源模塊230。承載臺220用來承 載檢測試件201 ，并設(shè)置于物鏡210及光源模塊230之間。光源模 塊230用來照射檢測試件201，并包括光束240、反射構(gòu)件250及 聚光構(gòu)件260。
光束240具有多條光線。這些光線例如是包括波長約為 430 680 nm的照明光241 。反射構(gòu)件250用來將沿初始方向BD 4亍 進(jìn)的照明光241反射成實(shí)質(zhì)上沿初始方向BD行進(jìn)的環(huán)狀光CL。 環(huán)狀光CL是中空的。環(huán)狀光CL穿透通過聚光構(gòu)件260并聚焦于 才企測試件201上。優(yōu)選地，環(huán)狀光CL從鄰近聚光構(gòu)件260的邊緣 處穿透通過聚光構(gòu)件260。穿透通過聚光構(gòu)件260的部分環(huán)狀光CL ^皮4企測試件201散射成散射光243，以成像于物鏡210。
如此一來，使用者可透過物鏡210觀看到與背景亮度具有相當(dāng) 大的對比的檢測試件201的影像。此外，暗視野顯微鏡200可將所 有光線引導(dǎo)至聚光構(gòu)件260的外圍來照射檢測試件201,使得光損 失率大幅地降H大約降4氏至5%。請參照圖3，其示出了圖2的照明光及反射構(gòu)件的立體示意圖。 反射構(gòu)件250包括第一反射元件251及第二反射元件252。第一反 射元件251例如呈錐型，并具有第一反射面253及光軸LX。光軸 LX平4于于初始方向BD。第二反射元件252例如呈燈罩型，并具有 第二反射面254。第一反射面253朝向第二反射面254。沿初始方 向BD 4亍進(jìn)的每條照明光241由第一反射面253朝遠(yuǎn)離光軸LX的 反射方向(未示出)反射至第二反射面254,并由第二反射面254 凈皮反射至初始方向BD,以形成環(huán)狀光CL。反射方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于 4刀士臺方向BD。
第一反射元件251與第二反射元件252的鍍膜材料優(yōu)選地為介 電材津+ ( Dielectric material )，以具有較好的反射光線的能力。在本 實(shí)施例中，反射構(gòu)件250是以包括第一反射元件251及第二反射元 4牛252為例作il明，^旦并非用以限定于此。在實(shí)際應(yīng)用時，只要可 ^1夸光線引導(dǎo)成環(huán)狀光CL的反射構(gòu)件250都可應(yīng)用于此。
在本實(shí)施例中，聚光構(gòu)件260的數(shù)值孔徑實(shí)質(zhì)上為1.3,使環(huán) 狀光CL以極高傾斜角度照射于檢測試件201。如此一來，以提高 沖企測試件201影像的對比度與分辨率，并提高放大倍率。
提供光鑷夾
光源才莫塊230還用來在檢測試件201中沖是供具有動量的光4聶 夾，以構(gòu)成光鑷夾產(chǎn)生裝置。如圖2所示，光束240的光線例如是 包括波長約為1064 nm的激光242。反射構(gòu)件250將沿初始方向BD 行進(jìn)的激光242反射成實(shí)質(zhì)上沿初始方向BD行進(jìn)的中空的環(huán)狀光 CL。環(huán)狀光CL穿透通過聚光構(gòu)件260并聚焦于一企測試件201上， 以提供檢測試件201的粒子或細(xì)胞具有動量的光鑷夾。由此，以捕 捉、纟喿控或搬運(yùn)檢測試件201的粒子或細(xì)胞。由于光鑷夾是一種非機(jī)械式的操控技術(shù)，因此對于檢測試件
201的粒子或細(xì)胞不具侵入性及破壞性。此外，反射構(gòu)件250將激 光242引導(dǎo)成中空的環(huán)狀光CL，使得環(huán)狀光CL從鄰近聚光構(gòu)件 260邊緣處射入聚光構(gòu)件260。由此，以提供較大的梯度力來捕捉、 操控或搬運(yùn)檢測試件201的粒子或細(xì)胞。
此外，聚光構(gòu)件260的數(shù)值孔徑實(shí)質(zhì)上為1.3,使得具有激光 的環(huán)狀光CL以相當(dāng)大的傾斜角度聚焦于檢測試件201，以提供具 有極大的動量的光鑷夾。
優(yōu)選地，光源才莫塊230具有分色4竟(dichroic mirror) 270,用 來反射具有特定波長的光。在本實(shí)施例中，分色鏡270用來反射波 長實(shí)質(zhì)上為1064 nm的激光242,以過濾射入反射構(gòu)件250前的激 光242的波長。
同時照射才企測試件并提供光4聶夾
光源模塊230還可用來同時照射檢測試件201,并在檢測試件 201中提供光鑷夾。也就是，沿初始方向BD行進(jìn)的光線同時包括 照明光241及激光242,如圖2所示。反射構(gòu)件250將照明光241 及激光242反射成實(shí)質(zhì)上沿初始方向BD行進(jìn)的中空的環(huán)狀光CL。 具有照明光241及激光242的環(huán)狀光CL穿透通過聚光構(gòu)件260并 聚焦于4全測試件201上，使部分的環(huán)狀光CL被檢測試件201散射 成散射光243以成像物鏡210，并同時提供檢測試件201光鑷夾。
不同波長的光具有不同的聚光效果。因此，具有照明光241及 激光242的環(huán)狀光CL聚焦于一企測試件201上時，具有不同的聚焦 點(diǎn)。因此在本實(shí)施例中，光源才莫塊230具有消色差透4竟280 ，用來 校正射入反射構(gòu)件250前的激光242的色差。由此，使照明光241 及激光242聚焦于同一聚焦點(diǎn)上。本發(fā)明上述實(shí)施例所披露的光源模塊、光鑷夾產(chǎn)生裝置及暗視 野顯樣M竟，是將光束引導(dǎo)成中空的環(huán)狀光并通過此環(huán)狀光穿透通過 聚光構(gòu)件后聚焦于檢測試件上，以使得使用者觀看到與背景亮度具 有相當(dāng)大的對比的檢測試件的影像。再者，可有效地利用光束的所 有光線來照射檢測試件或提供光鑷夾，以降低光損失率。此外，由 于環(huán)狀光穿透數(shù)值孔徑實(shí)質(zhì)上為1.3的聚光構(gòu)件，使得環(huán)狀光以極 高傾斜角度照射于檢測試件。如此一來，以提高放大檢測試件影像 的倍率，或提供具有極大的動量的光鑷夾。
綜上所述，雖然本發(fā)明已4皮露了上述優(yōu)選實(shí)施例，j旦其并非用 以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬沖支術(shù)領(lǐng)域的普通4支術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)可作各種更改與修飾。因此，本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)視所附的權(quán)利要求
所限定的為準(zhǔn)。
主要組件符號說明
100、 200:暗一見野顯樣t4竟
110:光源
112、 114、 116:光線
120:聚光4竟
130:擋光片
150、 210:物《竟 230:光源才莫塊 241:照明光
140、 220:承載臺
201: 240:
才企測試件 光束
242:激光
243:散射光
250:反射構(gòu)件
251:第一反射元件
252:第二反射元件253:第一反射面 260:聚光構(gòu)件 280:消色差透4竟 CL:環(huán)狀光
254:第二反射面 270:分色鏡
BD: 一刀始方向 LX:光軸。
權(quán)利要求
1.一種光源模塊，適用于暗視野顯微鏡，所述光源模塊用來照射檢測試件，并包括
光束，具有多條光線；
反射構(gòu)件，用來將沿初始方向行進(jìn)m2的所述光線反射成實(shí)質(zhì)上沿所述初始方向行進(jìn)的環(huán)狀光，所述環(huán)狀光是中空的；以及
聚光構(gòu)件，所述環(huán)狀光穿透通過所述聚光構(gòu)件并聚焦于所述檢測試件上，且穿透通過所述聚光構(gòu)件的部分所述環(huán)狀光被所述檢測試件散射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光源模塊，其中，所述環(huán)狀光從鄰近所 述聚光構(gòu)件的邊緣處穿透通過所述聚光構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光源模塊，其中，所述反射構(gòu)件包括第一反射元件，具有第一反射面及光軸，所述光軸平行 于戶斤述^7始方向；以及第二反射元件，具有第二反射面，所述第一反射面朝向 所述第二反射面；其中，沿所述初始方向行進(jìn)的所述各條光線由所述第一 反射面朝遠(yuǎn)離所述光軸的反射方向反射至所述第二反射面，并 :帔所述第二反射面反射至所述初始方向，以形成所述環(huán)狀光。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的光源模塊，其中，所述反射方向?qū)嵸|(zhì)上 垂直于聲斤述#刀士會方向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的光源模塊，其中，所述第一反射元件呈錐型，且所述第二反射元件呈燈罩型。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
3所述的光源模塊，其中，所述第一反射元件及 所述第二反射元件的鍍膜材料為介電材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光源模塊，還用來在所述檢測試件中提 供具有動量的光鑷夾，其中部分的所述光線為激光，所述環(huán)狀述具有動量的所述光鑷夾。
8. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光源模塊，其中，所述聚光構(gòu)件的數(shù)值 孔徑實(shí)質(zhì)上為1.3。
9. 一種光鑷夾產(chǎn)生裝置，用來在檢測試件中提供具有動量的光鑷 夾，所述光鑷夾產(chǎn)生裝置包括光束，具有多條激光；反射構(gòu)件，用來將沿初始方向行進(jìn)的所述多條激光反射 成實(shí)質(zhì)上沿所述初始方向4亍進(jìn)的環(huán)狀光，所述環(huán)狀光是中空 的；以及聚光構(gòu)件，所述環(huán)狀光穿透通過所述聚光構(gòu)件并聚焦于 所述檢測試件上，以形成具有動量的所述光鑷夾。
10. —種暗一見野顯樣"竟，用來7見察4全測試件，所述暗纟見野顯樣H竟包 括物鏡；承載臺，用來承載所述沖企測試件；以及光源模塊，所述承載臺設(shè)置于所述物鏡及所述光源模塊之間，所述光源才莫塊用來照射所述4全測試件，并包括 光束，具有多條光線；反射構(gòu)件，用來將沿初始方向行進(jìn)的所述光線反射 成實(shí)質(zhì)上沿所述初始方向行進(jìn)的環(huán)狀光，所述環(huán)狀光是 中空的；及聚光構(gòu)件，所述環(huán)狀光穿透通過所述聚光構(gòu)件并聚焦 于所述檢測試件上，且穿透通過所述聚光構(gòu)件的部分所 述環(huán)狀光被所述檢測試件散射以成像于所述物鏡。
專利摘要
一種光源模塊，適用于暗視野顯微鏡并用來照射檢測試件。光源模塊包括光束、反射構(gòu)件及聚光構(gòu)件。光束具有多條光線。反射構(gòu)件用來將沿初始方向行進(jìn)的這些光線反射成實(shí)質(zhì)上沿初始方向行進(jìn)的環(huán)狀光。環(huán)狀光為中空，并穿透聚光構(gòu)件且聚焦于檢測試件上。穿透通過聚光構(gòu)件的部分環(huán)狀光被檢測試件散射。本發(fā)明提供了一種光鑷夾產(chǎn)生裝置，包括光束、反射構(gòu)件和聚光構(gòu)件。本發(fā)明還提供了一種暗視野顯微鏡，包括物鏡、承載臺以及光源模塊，該光源模塊包括光束、反射構(gòu)件和聚光構(gòu)件。
文檔編號G21K1/00GKCN101587236SQ200810098022
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月20日
發(fā)明者劉承賢, 周忠誠, 瑯 徐, 楊裕雄, 威 王, 蔡哲良, 黃光榮 申請人:瑞鼎科技股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan