[实用新型]一种基于米氏散射的均匀光显微照明装置

说明书

本实用新型涉及以小型化低功耗光源的照明技术领域，具体是一种基于米氏散射的均匀光照的照明装置与方法，应用于显微镜光源领域，解决了传统均匀光源实现结构复杂、小型化困难、产品价格昂贵的问题。基于米氏散射的均匀光显微照明装置，包括光源、米氏散射器件、光学腔、聚光镜。米氏散射器件为分布着米氏散射介质粒子的一种固体透明或半透明光学器件，置于光学腔内，光源发出的光通过米氏散射器件形成均匀照射光，通过聚光镜集中照射于聚光镜焦点上。本实用新型结构简单且小型化、功耗低、光照均匀、性能稳定、使用寿命长、成本低，适用于显微镜光源，特别是小型光学显微镜光源领域。

技术领域

本实用新型涉及以小型化低功耗光源的照明技术领域，具体是一种基于米氏散射的均匀光照的照明装置与方法，应用于显微镜光源领域。

背景技术

光学显微镜光源系统，照射出来的光通常呈高斯分布，显微视野中央区域亮度最高，四周亮度较低，这种光照不均的问题，在数字显微镜中体现为数字图像呈现明暗照度不均，特别是数字病理全切片成像领域，多个显微视野的数字图像需要拼接，光照不均则导致拼接后的数字病理图像中存在明暗波动，必须通过数字图像亮度调整算法进行补偿，否则造成诊断医生的视觉疲劳，降低诊断效率与诊断精度。通常，数字病理图像尺寸较大，对于这样的大数据进行亮度补偿，计算效率低下，导致数字病理成像整体耗时较大。

为了解决以上问题，高端的显微镜系统通常采用特殊设计的照明镜头，具有代表性为科勒照明，该照明利用集光透镜、场光阑、聚光器光阑以及聚光器透镜，按照顺序排列在光源和样品之间，能够产生非常均匀的样品照明，保证照明光分布不均所带来的不良影响在图像中的不可见。但是，这样的照明光学结构复杂，使用更多的透镜带来成本的提升，不利于照明系统的小型化以及低成本化。

发明内容

为了解决上述显微照明光照不均的问题，实现小型化、成本低、功耗低、使用寿命长的显微镜照明，本实用新型提出一种基于米氏散射的均匀光显微照明装置。

本实用新型的技术原理是这样的：一种基于米氏散射的均匀光显微照明装置，其核心器件是一种充满米氏散射介质粒子的固体光学器件，该器件为透明或半透明的固体，材质为光学树脂或光学玻璃，具有将入射光束进行均匀散射输出的性能。在米氏散射器件的两侧，分别放置光源以及聚光镜，光源一端为光束入射端，聚光镜一端为光束输出端。为了使入射光进入米氏散射器件后不从器件向外透射，在米氏散射器件外侧包裹中空镜筒，为了提升光源的光照利用率，可对镜筒内壁进行全反射膜镀膜处理，为了进一步降低成本且光照亮度足够的情况下，可对镜筒内壁进行黑色氧化处理。

当光源发出的光束照射入米氏散射器件后，由于器件内部充满介质粒子，光束遇到这些粒子会发生大量的米氏散射，这些散射的光在通过米氏散射器件的过程中不断地进行散射与叠加，最终输出光照均匀的光。

当镜筒内壁为全反射镀膜时，在米氏散射器件内发生散射的光，被镜筒内壁反射，并在期间内不断地发生散射、叠加与反射，导致光强损耗较少，米氏散射器件输出的光强较亮。

当镜筒内壁为黑色氧化处理时，在米氏散射期间内发生散射的光，照射到镜筒内壁，将不反射或者反射光极弱，导致光在米氏散射器件内传输的损耗较大，米氏散射期间输出的光强较弱。

当光源采用彩色发光二极管时，由于二极管制作工艺原因，红色光、蓝色光、绿色光三种发光二极管不能集成于相同位置，经过聚光镜，形成位于不同位置的三个焦点，导致显微观察出现色彩偏差。但是，基于米氏散射理论，米氏散射的程度跟波长无关，光子散射后性质保持不管，因此，经过米氏散射器件，尽管三种发光二极管处于不同的位置，但是仍然获得稳定的均匀白色输出，且能够通过聚光镜，形成一个焦点。

当光源采用白光发光二极管时，每一个二极管发出的白色光，其光谱成分均不相同，但是，基于上述米氏散射理论，经过米氏散射器件所输出的白色光，尽管发光二极管不同，但仍能形成稳定均匀的白光输出，提升了光源的稳定性。

本实用新型与传统技术相比，具有以下优势：