[发明专利]一种微型荧光显微成像模块

说明书

本发明公开了一种微型荧光显微成像模块，包括成像镜头模组以及照明装置；成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜和筒镜、设于筒镜像侧的具有高空间采样率的图像传感器、以及设于物镜前方、或物镜与筒镜之间、或筒镜与图像传感器之间的发射滤光片；照明装置与成像镜头模组分开设置，形成对样本的均匀照明；照明装置的激发光路与成像镜头模组的探测光路分开设置。本发明采用近似对称结构设计物镜与筒镜，结合高空间采样率的传感器，在低放大倍率下实现高分辨率成像。这样的设计能够有效缩短共轭距，解决了将显微镜微型化后像距依然很长的问题。三种激发照明方案省去了添加激发滤光片和二向色镜的设置，可满足对不同观察样本的照明需求。

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种微型荧光显微成像模块。

背景技术

在生命科学领域，常需要使用到荧光显微镜。荧光显微镜通常包含光源、激发滤光片、二向色镜、物镜、发射滤光片、筒镜、探测器等器件。光源经过激发滤光片得到激发光，经二向色镜反射进入物镜，聚焦至样本表面。激发出的荧光信号经物镜收集，经过二向色镜、滤光片后由筒镜成像至探测器靶面。这种显微镜通常具有一定的放大倍数，必然造成物距短、像距长，像方空间必须留有足够的空间来满足这种光路设置要求。另外，光源需要接市电，探测器如CCD或者CMOS也需要接市电或者电脑供电，图像的显示和存储还需要连接电脑。再者，显微镜还必须带有调焦机构，无论是手动调焦还是自动调焦，其机械结构都较为复杂，占据不小的空间。正因为以上这些原因，荧光显微镜通常体积较大，结构复杂，造价高，且不具备便携性。

荧光显微镜能够成像的核心部件是物镜和筒镜，制约其不能小型化的主要因素是系统存在较大放大倍率，导致筒镜的焦距通常很长。并且滤光片组依旧沿用之前的设置进行微缩，没有进一步考虑其小型化设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种微型荧光显微成像模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微型荧光显微成像模块，包括成像镜头模组以及照明装置；

所述成像镜头模组包括从物方至像方依次对称设置的物镜和筒镜、设于所述筒镜像侧的具有高空间采样率的图像传感器、以及设于所述物镜前方、或所述物镜与所述筒镜之间、或所述筒镜与所述图像传感器之间的发射滤光片；

所述照明装置与所述成像镜头模组分开设置，形成对样本的均匀照明；

所述照明装置的激发光路与所述成像镜头模组的探测光路分开设置；所述探测光路从物方到像方依次为样本、发射滤光片、物镜、筒镜和图像传感器；或样本、物镜、发射滤光片、筒镜和图像传感器；或样本、物镜、筒镜、发射滤光片和图像传感器。

优选地，在本发明所述的微型荧光显微成像模块中，所述物镜和所述筒镜组成镜头组，所述镜头组的物面至像面于光轴上的距离为TTL，所述镜头组的物侧表面至像侧表面于光轴上的距离为TD，其满足如下关系：0.15≤ TD/TTL≤0.9；

所述物镜的焦距f₁和所述筒镜的焦距f₂之间满足如下关系：0.1≤f₁/f₂≤ 10；

所述镜头组的光学筒长满足如下关系：0.2≤TTL/(f₁+f₂)≤15；

所述物镜的物方主平面至所述物面的距离L_Obj满足如下关系：0.5f₁≤L_Obj≤1.5f₁；

所述筒镜的像方主平面到所述像面的距离L_Ima满足如下关系式：0.5f₂≤L_Ima≤1.5f₂。