一種用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】-種用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng) 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯微鏡領域,尤其是涉及一種用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng)。 【【背景技術】】
[0002] 目前,顯微鏡大量用于細胞的觀察。在細胞培養(yǎng)領域,很有必要自動化獲取細胞的 全貌圖像,實時觀察細胞生長狀況。
[0003] 因顯微鏡的物鏡焦深有限,如NA0. 38的10倍顯微鏡,焦深只有3um,當調(diào)焦在某一 物面時只能獲取該物面附近縱向3um范圍內(nèi)的清晰圖像,而細胞縱向尺寸往往超出3um,超 出焦深范圍的部分則變得模糊。為獲取及觀察細胞的全貌清晰圖像,需要調(diào)整顯微鏡焦平 面的位置,在不同縱向位置分別拍下圖像,并把這些圖像融合起來,得到整個視場范圍內(nèi)都 不離焦的全視場清晰圖像。
[0004] 在細胞培養(yǎng)領域,特別是干細胞培養(yǎng)領域,往往整個培養(yǎng)板內(nèi)所有位置的細胞都 需要觀察到,為了不影響細胞的正常培養(yǎng),要求成像和觀察的時間不能太長。因為顯微圖像 的視場范圍很?。ɡ缰挥?.8*0. 8_),需要在不同的橫向位置拍攝數(shù)千張甚至數(shù)萬張圖 像,才能把細胞培養(yǎng)板內(nèi)所有橫向位置都覆蓋拍攝到,而且在每個橫向位置,還需要縱向掃 描拍攝多張圖像,才能獲取全視場清晰的圖像。
[0005] 目前,主要的方法是通過機械調(diào)焦,例如通過Z軸移動平臺帶動顯微鏡物鏡移動, 改變物鏡縱向位置從而改變焦平面位置,實現(xiàn)縱向掃描拍攝,獲取全視場清晰的圖像?;蛘?通過縱向的Z軸移動平臺移動待掃描物體的位置,使焦平面落在待掃描物體縱向不同的部 位,實現(xiàn)縱向掃描。
[0006] 然而,通過現(xiàn)有技術的機械調(diào)焦方法,調(diào)焦速度較慢,精度也相對較低,達不到細 胞培養(yǎng)領域的需求。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 鑒于【背景技術】中存在的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種用于縱向掃描的顯微鏡 系統(tǒng),能夠高速度而且高精度地微調(diào)顯微鏡焦平面的縱向位置,實現(xiàn)精密快速地縱向掃描。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術方案:
[0009] -種用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng),用于對待掃描物體進行掃描,所述顯微鏡系統(tǒng) 包括顯微鏡物鏡、液晶盒和入射光源,所述液晶盒設置于顯微鏡物鏡和待掃描物體之間,入 射光源從待掃描物體向顯微鏡物鏡處照明。
[0010] 優(yōu)選地,所述液晶盒包括液晶層、透明電極和玻璃基板,所述透明電極為兩片,分 別設置在液晶層的上下兩側(cè);所述玻璃基板為兩片,分別設置在所述兩片透明電極遠離液 晶層的一側(cè)。
[0011] 優(yōu)選地,所述入射光源米用線偏振光,偏振方向為垂直于所述光軸的一個方向。
[0012]優(yōu)選地,,所述玻璃基板的表面涂有表面活化劑,并作錨泊取向處理,使所述液晶 層導入后,液晶分子指向矢垂直于所述入射光源的光軸。
[0013] 優(yōu)選地,所述透明電極設置于所述玻璃基板的表面。
[0014]與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的顯微鏡系統(tǒng)采用在顯微鏡物鏡與待掃描物體之間增加 液晶盒,通過控制液晶盒的透明電極之間的電壓大小,調(diào)節(jié)液晶層的等效折射率,進而控制 顯微鏡物鏡的焦平面沿光軸的方向上下移動,使用本發(fā)明的顯微鏡系統(tǒng),能夠高速度而且 高精度地微調(diào)顯微鏡物鏡的焦平面的縱向位置,實現(xiàn)對待掃描物體精密快速地縱向掃描。 【【附圖說明】】
[0015]圖1是本發(fā)明用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng)的示意圖。
[0016] 其中,附圖標記說明如下:
[0017]
[0018]
【【具體實施方式】】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并 不用于限定本發(fā)明。
[0020] 此外,下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未 構成沖突就可以相互組合。
[0021] 請參閱圖1,本發(fā)明提供一種顯微鏡系統(tǒng),用于對待掃描物體(圖未示)進行縱向 掃描。顯微鏡系統(tǒng)包括顯微鏡物鏡1、液晶盒6和入射光源(圖未示)。入射光源具有光軸 2。液晶盒6設置于顯微鏡物鏡1的下方,待掃描物體設置于液晶盒6的下方。
[0022] 液晶盒6包括液晶層5、設置在液晶層5上下兩側(cè)的兩片透明電極4和分別設置在 兩片透明電極4遠離液晶層5的一側(cè)的玻璃基板3。
[0023] 本發(fā)明的較佳實施方式中,入射光源采用線偏振光,線偏振光從下往上照明,即從 待掃描物體往顯微鏡物鏡1處照明,偏振方向為垂直于光軸2的某一個方向。線偏振光通 過液晶層5時,線偏振光的有效折射率發(fā)生改變,從而改變液晶層5的光學厚度,引起顯微 鏡物鏡1的焦平面的縱向平移。
[0024] 本實施方式中,玻璃基板3共有兩片,分別平行設置于兩片透明電極4遠離液晶層 5的一側(cè)。玻璃基板3表面涂有表面活化劑,并作了錨泊取向處理,使液晶層5導入以后,液 晶分子指向矢垂直于光軸2,并且與線偏振光的偏振方向垂直。本實施方式中,玻璃基板3 還作為絕緣層,使得外加電場由于絕緣層減少消耗,可以以更強的電場加載于液晶層5上, 使得液晶分子響應外加電場速度增快并且工作電壓數(shù)值降低。
[0025] 本實施方式中,透明電極4設置于液晶層5與玻璃基板3之間,可以理解,透明電 極4也可以設置于玻璃基板3的表面上,只要透明電極4朝向液晶層5設置即可。
[0026] 兩片透明電極4之間的電壓大小可調(diào)節(jié),而且通過控制透明電極4之間的電壓大 小即可控制通過液晶層5的電場強度大小,從而使液晶分子的指向矢發(fā)生變化,進而改變 入射光通過液晶層5時液晶層5對入射光的有效折射率,最終改變液晶層5的光學厚度,弓丨 起顯微鏡物鏡1的焦平面的縱向平移。
[0027] 請再參閱圖1,忽略液晶盒6中透明電極4和玻璃基板3的厚度,認定液晶層5的 物理厚度D即為液晶盒6的厚度。當顯微鏡系統(tǒng)中沒有加入液晶盒6時,顯微鏡物鏡1的 焦平面位置位于\處;當采用本發(fā)明技術方案,在顯微鏡系統(tǒng)中加入液晶盒6時,顯微鏡物 鏡1的焦平面位置處于X處。
[0028] 設液晶層5的等效折射率為n,由平板透明介質(zhì)的光學性質(zhì)可以得知,液晶盒6的 光學厚度等效為:
[0029] D* 學厚度=D/n
[0030] 因此,顯微鏡物鏡1的焦平面向上移動的距離AX為:
[0031] AX=X0-X=D-D光學厚度=D氺(l-1/n)
[0032] 因為\是固定不動的,所以當液晶層5的等效折射率n改變時,顯微鏡物鏡1的 焦平面將會按上式所示關系移動。因此,可以通過控制兩片透明電極4之間的電壓大小,調(diào) 節(jié)液晶層5的等效折射率n,進而控制顯微鏡物鏡1的焦平面沿光軸2方向上下移動,對待 掃描物體分層聚焦掃描成像。
[0033] 本發(fā)明的顯微鏡系統(tǒng)采用在顯微鏡物鏡1與待掃描物體之間增加液晶盒6,通過 控制液晶盒6的透明電極4之間的電壓大小,調(diào)節(jié)液晶層5的等效折射率,進而控制顯微鏡 物鏡1的焦平面沿光軸2的方向上下移動,使用本發(fā)明的顯微鏡系統(tǒng),能夠高速度而且高精 度地微調(diào)顯微鏡物鏡1的焦平面的縱向位置,實現(xiàn)對待掃描物體精密快速地縱向掃描。 [0034] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng),用于對待掃描物體進行掃描,其特征在于,所述顯 微鏡系統(tǒng)包括顯微鏡物鏡、液晶盒和入射光源,所述液晶盒設置于顯微鏡物鏡和待掃描物 體之間,入射光源從待掃描物體向顯微鏡物鏡處照明。2. 根據(jù)權利要求1所述的顯微鏡系統(tǒng),其特征在于,所述液晶盒包括液晶層、透明電極 和玻璃基板,所述透明電極為兩片,分別設置在液晶層的上下兩側(cè);所述玻璃基板為兩片, 分別設置在所述兩片透明電極遠離液晶層的一側(cè)。3. 根據(jù)權利要求1所述的顯微鏡系統(tǒng),其特征在于,所述入射光源采用線偏振光,偏振 方向為垂直于所述光軸的一個方向。4. 根據(jù)權利要求2所述的顯微鏡系統(tǒng),其特征在于,所述玻璃基板的表面涂有表面活 化劑,并作錨泊取向處理,使所述液晶層導入后,液晶分子指向矢垂直于所述入射光源的光 軸。5. 根據(jù)權利要求2所述的顯微鏡系統(tǒng),其特征在于,所述透明電極設置于所述玻璃基 板的表面。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于縱向掃描的顯微鏡系統(tǒng),用于對待掃描物體進行掃描,所述顯微鏡系統(tǒng)包括顯微鏡物鏡、液晶盒和入射光源,所述液晶盒設置于顯微鏡物鏡和待掃描物體之間,入射光源從待掃描物體向顯微鏡物鏡處照明。本發(fā)明的顯微鏡系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)液晶盒的光學厚度,能夠高速度而且高精度地微調(diào)顯微鏡物鏡的焦平面的縱向位置,實現(xiàn)對待掃描物體精密快速地縱向掃描。
【IPC分類】G02B21/00, C12M1/34, G02B21/06
【公開號】CN104991336
【申請?zhí)枴緾N201510416232
【發(fā)明人】駱健忠, 張驍, 裴端卿, 秦季生, 董建華, 盧俊, 宋研, 郝晨光, 樊科, 麥仕文, 劉念, 張鳳香
【申請人】中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月15日