CN113946043A - 一种激发光源和包括该激发光源的荧光显微镜 - Google Patents

Abstract

一种用于荧光显微镜的激发光源以及控制该激发光源的方法，所述激发光源包括：基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，其中：所述发光二极管的一侧被安装在所述基板上，所述发光二极管的另一侧布置有所述滤光片，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述球形透镜布置在所述透镜套管远离所述基板的一端，所述发光二极管射出的光经过所述滤光片和所述球形透镜从所述透镜套管中射出。本发明还提供一种包括上述激发光源的荧光显微镜。所述荧光显微镜能够代替目前荧光显微镜大型且昂贵的分光组件，降低了成本，提高了便携性，还可通过使用不同波长的发光二极管满足多种应用场景需求。

Description

一种激发光源和包括该激发光源的荧光显微镜

技术领域

本发明涉及荧光显微镜领域，更具体地涉及一种用于荧光显微镜的激发光源、包括该激发光源的荧光显微镜以及控制用于荧光显微镜的激发光源的方法。

背景技术

近年来，诸如新型冠状病毒(COVD-19)、埃博拉病毒、非洲猪流感、重症急性呼吸综合征(SARS)、中东呼吸综合征(MERS)和寨卡病毒等的大规模传染疾病在全球范围内传播，对人类社会造成了严重的影响。此外，我们还面临与日俱增的食品卫生与安全问题。传染性疾病防控的关键在于尽早发现，以遏制病毒与卫生隐患的扩散。在传染性疾病的预防过程中，最重要的莫过于快速诊断。

荧光显微镜可以在亚微米尺度下对一些特征精确成像，因此被广泛应用于生物和纳米材料的研究。荧光显微镜成像的关键在于将荧光样品的发射光和激发光的分离，因此常规的显微镜中通常包括由激发滤光片(图1，b)、发射滤光片(图1，c)以及二向色镜(图1，e)组成的分光组件，因此成本较高。另外，由于显微镜光路中的其他光学组件对位置信息高度敏感，所述分光组件通常设计地较为笨重且便携性不佳。而且，由于滤光片与二向色镜仅针对特定的波长设计，图1中所示的常规分光组件还缺乏通用性。

因此，需要一种针对荧光显微镜的激发光源的改进方案。

发明内容

为改善上述问题至少之一，本发明提供一种用于荧光显微镜的激发光源、包括该激发光源的荧光显微镜以及控制用于荧光显微镜的激发光源的方法。

本发明提供至少以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供一种用于荧光显微镜的激发光源，所述激发光源包括基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，其中：

所述发光二极管的一侧被安装在所述基板上，所述发光二极管的另一侧布置有所述滤光片，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述球形透镜布置在所述透镜套管远离所述基板的一端，所述发光二极管射出的光经过所述滤光片和所述球形透镜从所述透镜套管中射出。

在一个实施例中，所述透镜套管的与远离所述基板的所述一端相对的另一端与所述基板相连接并将所述发光二极管和所述滤光片嵌套进透镜套管的内部；或者，

所述透镜套管不与所述基板相连接，所述透镜套管中设置有所述球形透镜，所述发光二极管和所述滤光片被设置在各自的相应容纳部中。

在一个实施例中，所述激发光源还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜被布置在所述透镜套管的远离所述基板的所述一端附近，并且被布置为使得从所述透镜套管中射出的光经过所述菲涅尔透镜聚焦到待照射的样品上。

在一个实施例中，所述球形透镜的一半被嵌套固定在所述透镜套管的远离所述基板的所述一端的内部，所述球形透镜的另一半位于所述透镜套管的远离所述基板的所述一端的外部。

在一个实施例中，所述基板上设置有一组或多组发光二极管，每组发光二极管包括至少三个发光二极管，每组发光二极管发射相同波长的光，不同组的发光二极管发射不同波长的光。

在一个实施例中，每组发光二极管中的各个发光二极管被基本均匀间隔布置在所述基板上，并且所述一组或多组发光二极管共同形成基本对称形状。

在一个实施例中，所述透镜套管被能够拆卸地安装，以使得能够更换具有不同长度的透镜套管；或者所述透镜套管本身的长度是能够调节的。

根据本发明的另一方面，提供一种荧光显微镜，包括物镜和根据上述任一项所述的激发光源，所述激发光源的透镜套管被设置在所述物镜周围。

在一个实施例中，所述荧光显微镜还包括与其相连接的微控制器，所述微控制器被配置用于执行以下至少之一：

读取所述荧光显微镜捕获的图像；

控制所述荧光显微镜的样品台的移动；

控制所述荧光显微镜的所述激发光源和其他光学部件的移动；和/或

将所读取的所述荧光显微镜捕获的图像和/或图像处理后的数据发送给用户。

根据本发明的又一方面，提供一种控制激发光源方法，其特征在于，所述激发光源包括基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述方法包括：

使用所述滤光片对所述发光二极管发出的光进行过滤；以及

使经过过滤的光经过所述球形透镜从所述透镜套管中射出。

在一个实施例中，所述激发光源还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜被布置在所述透镜套管的远离所述基板的一端附近，并且被布置为使得从所述透镜套管中射出的光经过所述菲涅尔透镜聚焦到待照射的样品上。

在一个实施例中，所述基板上设置有一组或多组发光二极管，每组发光二极管包括至少三个发光二极管，每组发光二极管中的至少三个发光二极管被基本均匀间隔布置在所述基板上，所述方法还包括：使每一组发光二极管发射相同波长的光，使不同组发光二极管发射不同波长的光，以及选择使用所述一组或多组发光二极管中的任一组发光二极管工作。

在一个实施例中，所述方法还包括：

通过调节所述透镜套管的长度或者调节所述滤光片与所述球形透镜之间的距离，控制从所述透镜套管中射出的光的发散程度；

通过调节所述球形透镜与所述菲涅尔透镜之间的距离，控制到达待照射的样品的光的功率密度；和/或

通过调整所述菲涅尔透镜与待照射的样品之间的距离，控制经过所述菲涅尔透镜的光聚焦到待照射的样品上。

本发明提供的用于荧光显微镜的激发光源以及控制用于荧光显微镜的激发光源的方法，代替了目前市场中荧光显微镜大型且昂贵的分光组件，降低了成本，并且提高了激发光源和荧光显微镜的便携性。另外，在所述基板上设置有一组或多组发光二极管的情况下，还能够选择使用所述一组或多组发光二极管中的任一组发光二极管工作，使得能够满足荧光显微镜在不同应用场景下对不同波长发光二极管的需求，提高了激发光源的通用性和多功能性。

附图说明

以示例的方式参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施例，其中：

图1示出了现有技术中的荧光显微镜的示意图；

图2示出了根据本发明的用于荧光显微镜的激发光源的一个实施方案的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施方案的激发光源的圆环形基板上的发光二极管排布的示意图；

图4a示出了根据本发明的另一个实施方案的激发光源的类U形环基板上的发光二极管排布的3D渲染图；

图4b示出了根据图4a的实施方案的类U形环基板上的发光二极管排布的透视图；

图4c示出了根据图4a的实施方案的类U形环基板上的发光二极管排布的电路示意图；

图5示出了具有相应容纳部的类U型环激发光源的部分部件的示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施方案的一种荧光显微镜的示意图；

图7示出了具有如图5所示的具有相应容纳部的类U型环激发光源的部分部件的荧光显微镜的不同视角的视图；

图8a示出了测量球形透镜和发光二极管之间的距离与功率密度之间的关系的实验装置示意图；

图8b示出了球形透镜和发光二极管之间的距离与功率密度之间的关系图；

图9a示出了使用数值孔径为0.1的4倍物镜测试根据本发明的一个实施例制造的激发光源得到的标定板靶图像；

图9b示出了分别使用本发明的激发光源的荧光显微镜(数值孔径为0.25的10倍物镜)、一个对比例中的iolight荧光显微镜以及另一个对比例中的Nikon E200显微镜得到的标定板靶图像；

图10示出了使用4倍物镜测试根据本发明的一个实施例制造的激发光源得到的芹菜的一个图像；

图11示出了使用4倍物镜测试根据本发明的一个实施例制造的激发光源得到的芹菜的另一图像。

具体实施方式

为了使本发明的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。

在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说将明显的是，不需要采用具体细节来实践本发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的步骤或操作，以避免模糊本发明。

根据本发明的一个方面，参考图2至图4，提供了一种用于荧光显微镜的激发光源。所述激发光源适用于各种类型的荧光显微镜。

所述激发光源包括基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，其中：

所述发光二极管的一侧被安装在所述基板上，所述发光二极管的另一侧布置有所述滤光片，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述球形透镜布置在所述透镜套管远离所述基板的一端，所述发光二极管射出的光经过所述滤光片和所述球形透镜从所述透镜套管中射出。在如图2所示的一个实施例中，所述透镜套管D的与远离所述基板A的所述一端相对的另一端与所述基板A相连接并将所述发光二极管B和所述滤光片C嵌套进透镜套管的内部。具体地，发光二极管B被布置在透镜套管D上端的内部。例如，所述发光二极管B可以为表面贴装式二极管(SMD LED)，与高功率发光二极管相比，低功率的表面贴装式二极管(SMD LED)尺寸更小、产热更低，可以在很小的模组中集成，并且低功率的发光二极管与高功率的发光二极管相比具有很高的价格优势，能够有效地降低制造成本。所述表面贴装式二极管(SMD LED)的下表面与位于其下部的滤光片C的上表面紧密贴合在一起，所述滤光片C可以为激发滤光片，用以仅从发光二极管B处通过所需波长的光，即激发光。通常在一个发光二极管B上使用一个滤光片C。

所述激发光源还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜被布置在所述透镜套管的远离所述基板的所述一端相对的另一端附近。可以使用球形透镜E、透镜套管D和菲涅尔透镜F的组合将发光二极管发出的激发光聚焦，其中透镜套管D可以控制聚焦于球形透镜E和菲涅尔透镜F的光的方向与发散，并且通常对于一个发光二极管B可使用一个透镜套管D和一个球形透镜E。激发光在透镜套管D中传播一定距离L2后到达球形透镜E。所述球形透镜E的一半被嵌套固定在所述透镜套管D的远离所述基板的所述一端的内部，其另一半位于所述透镜套管D的远离所述基板的所述一端的外部。激发光在通过所述球形透镜E后被准直成大致平行的光束，所述光束继续向下传播一定的距离，到达放置在所述透镜套管D下方的菲涅尔透镜F的有纹路的一面，随后所述光束经过菲涅尔透镜F被重定向聚焦到待照射的样品上。

在所述基板A上可以设置有一组或多组发光二极管，其中每组发光二极管包括例如至少三个发光二极管(例如，四个或更多个)的发光二极管，每组发光二极管发射相同波长的光，不同组发光二极管发射不同波长的光。每组发光二极管中的各个发光二极管被基本均匀间隔布置在所述基板上(间隔偏差在10％左右)，并且所述一组或多组发光二极管共同形成基本对称形状，例如基本的轴对称形状(如下文例示的圆环形或者类U形环)。所述发光二极管布置在其上的基板的形状可以与所述一组或多组发光二极管共同形成的形状类似，例如也可以是轴对称形状(如下文例示的圆环形或者类U形环)。

在一个实施例中，如图3所示，多组不同波长的发光二极管可以被焊接在圆环形印制电路(PCB)基板上。18个发光二极管以相同的间隔距离呈圆环形的辐射状布置在圆环形印制电路(PCB)基板上，其中发光二极管LED 311、发光二极管LED 312和发光二极管LED313作为具有相同波长的第一组发光二极管在圆环形基板上呈等边三角形排布，以提高照射到样品上的光的均匀性。分别与发光二极管LED 311、发光二极管LED 312和发光二极管LED 313在顺时针方向相邻的发光二极管LED 321、发光二极管LED 322和发光二极管LED323作为具有相同波长(该波长不同于其他任一组发光二极管的波长)的第二组发光二极管在圆环形基板上呈等边三角形排布。依此类推，如图3所示的18个发光二极管通过上述方式可分为6组发光二极管，其中每个组的发光二极管各自具有不同波长。具有不同波长的发光二极管组使得本发明的激发光源可适用于多种类型的研究、测试和分析，其中在一个实施例中，安装在激发光源中的波长为365nm、465nm、520nm、590nm和625nm等的发光二极管组已经与实验室中的大多数染料的吸收光谱相匹配，以兼容市面上的大多数染料。

在另一个实施例中，如图4a所示，所述基板A还可以为带有固定装置的类U形环基板。所述类U形环基板可以提供一种快速且便捷地安装本发明所述的荧光显微镜的激发光源的方法，其中，类U形环基板的开口部分可以无障碍的穿过荧光显微镜的物镜G，并且类U形环基板上的固定装置可以将所述类U形环基板快速固定在所述荧光显微镜上，以方便拆装/更换布置有不同波长的发光二极管组的基板。

图4b和图4c示出了如图4a中所示的类U形环基板内部的发光二极管的电路连接示意图，其中发光二极管LED 411、发光二极管LED412和发光二极管LED 413作为具有相同波长的第一组发光二极管呈基本对称的三角形排布，所述第一组发光二极管中的发光二极管通过导线相互连接并连接到电路板的引脚1处，所述引脚1控制所述第一组发光二极管发射紫外光。分别与发光二极管LED 411、发光二极管LED 412和发光二极管LED 413在顺时针方向相邻的发光二极管LED421、发光二极管LED 422和发光二极管LED 423作为具有相同波长并且不同于其他任一组发光二极管的波长的第二组发光二极管呈基本对称的三角形排布，所述第二组发光二极管中的发光二极管通过导线相互连接并连接到电路板的引脚2处，所述引脚2控制所述第二组发光二极管发射蓝光。分别与发光二极管LED 421、发光二极管LED422和发光二极管LED 423在顺时针方向相邻的发光二极管LED 431、发光二极管LED 432和发光二极管LED 433作为具有相同波长并且不同于其他任一组发光二极管的波长的第三组发光二极管呈基本对称的三角形排布，所述第三组发光二极管中的发光二极管通过导线相互连接并连接到电路板的引脚3处，所述引脚3控制所述第三组发光二极管发射绿光。分别与发光二极管LED 431、发光二极管LED 432和发光二极管LED 433在顺时针方向相邻的发光二极管LED 441、发光二极管LED 442和发光二极管LED 443作为具有相同波长并且不同于其他任一组发光二极管的波长的第四组发光二极管呈基本对称的三角形排布，所述第四组发光二极管中的发光二极管通过导线相互连接并连接到电路板的引脚4处，所述引脚4控制所述第四组发光二极管发射红光。图4b还示出了所述类U形环电路板中的阴极/阳极所在的位置，例如可以为引脚5或者6。从图4c中可以更加直观的观察到本实施例中各个发光二极管的连接方式。在一个实施例中，可以通过所述基板中的电路控制快速关闭/开启具有特定波长的一组或多组发光二极管，其中多个光束可经由菲涅尔透镜F被重定向到样品上，以提高功率密度与光斑均匀度。

此外，在本发明的又一个实施例中，由于激发光源中的球形透镜E、透镜套管D和发光二极管B都在一条直线上对齐，并且可以相互胶合并固定，使得光路与常规***中需要用专用的反射镜和滤光片排布相比要更容易对齐。在该实施例中，唯一需要严格定位的是发光二极管B相互之间的距离，但是发光二极管B的位置很容易标记在基板A上，并且可以将发光二极管B焊接在基板A上以固定，因此微小的震动不会影响分光精度并且不再需要额外对***进行重新校准。

所述透镜套管D被能够拆卸地安装，以使得能够更换具有不同长度的透镜套管；或者所述透镜套管本身的长度是能够调节的。在一个实施例中，可以通过更换具有不同长度的透镜套管来改变球形透镜E与滤光片B之间的距离(该距离可以是从滤光片的下表面到球形透镜的上顶点之间的绝对距离或者从滤光片的下表面到球形透镜的球心之间的相对距离L2)，以调节从球形透镜E到菲涅尔透镜F之间距离(该距离可以是从球形透镜的下顶点到菲涅尔透镜的有纹路的上表面之间的绝对距离或者从球形透镜的球心到菲涅尔透镜的上表面之间的相对距离L3)，从而调节照射到样品台H上的光斑的大小(L4)和强度。如果来自球形透镜E的光被完全准直，则球形透镜E和菲涅尔透镜F之间的距离可以忽略不计，在这种情况下，球形透镜E和菲涅尔透镜F之间的距离应尽可能的近，从而造成更高强度的光耦合和更小的光斑。然而，如果不需要高光强工作条件，则可以使得从球形透镜E出射的光束轻微发散，从而造成较低的光强度以及更加均匀的照明。光斑的大小和强度取决于发光二极管的功率、球形透镜的尺寸(L1)以及每组发光二极管中发光二极管的个数。此外，本发明中的激发光源的功率密度很高，功率密度可以通过改变球形透镜E和菲涅尔透镜F之间的距离来控制，如下面表1所示，其中当球形透镜E和菲涅尔透镜F之间的距离最小时，发光二极管的电流和电压分别为0.3A和3.9V。

表1

图5示出了根据另一个实施例的具有相应容纳部的类U型环激发光源的部分部件的示意图。参考图5右侧所示的剖面图，发光二极管可以设置在发光二极管槽中，所述发光二极管的一侧被安装在基板上，该图中还示出了用于布置滤光片的滤光片槽以及用于布置球形透镜的球形透镜槽。所述透镜套管可以是所述球形透镜槽本身，或者是放置在所述球形透镜槽内部的套管。所述透镜套管的长度可以是所述球形透镜槽本身的长度，或者所述透镜套管的长度可以延伸覆盖球形透镜槽、所述滤光片槽以及所述发光二极管槽。

在一个实施例中，所述透镜套管不与所述基板相连接，所述透镜套管中设置有所述球形透镜，所述发光二极管和所述滤光片被设置在各自的相应容纳部中。

除了在本文中提到的关于基板的形状以及基板上发光二极管组的设置位置之外，本领域技术人员能够想到的其他合理变型，也都应涵盖在本发明的保护范围之内。

根据本发明的另一方面，参考图6，提供了一种荧光显微镜，所述荧光显微镜包括物镜G，其中物镜G不是上述激发光源的组成部分，但应根据物镜的特定规格调节光的分布。所述激发光源的透镜套管D被设置在所述物镜G周围；其中，菲涅尔透镜F和物镜G的焦距需要匹配并且菲涅尔透镜F的数值孔径必须高于物镜G的数值孔径，此外还应考虑物镜G主体的遮挡，菲涅尔透镜F和物镜G的放置位置应使它们共同将光源聚焦在样品上。

根据如图6所示的一个实施例，从球形透镜E出射的激发光到达菲涅尔透镜F，被重定向到样品台H上样品的表面，样品台H和步进电机L通过丝杠K连接在一起，丝杠K和步进电机L共同控制样品台H以将样品聚焦到物镜中。由于菲涅尔透镜F的数值孔径高于物镜G的数值孔径，大部分定向激发光将从物镜G接收到的光集合中反射出去，这种几何结构配置减少了由物镜直接接收的激发光的数量，有效地起到类似于发射滤光片实现的“光分离”的效果；此外，球形透镜E和菲涅尔透镜F也比常规***所使用的二向色镜价格低廉，使用本发明的激发光源的总成本可较常规***降低十倍以上。

如图6所示的荧光显微镜，目镜L与丝杠K外部还连接有微控制器，所述微控制器包含GPU和CPU，所述微控制器可用于：(1)读取所述荧光显微镜捕获的图像；(2)控制所述荧光显微镜的样品台的移动；(3)控制所述荧光显微镜的所述激发光源和其他光学部件的移动；(4)将所读取的所述荧光显微镜捕获的图像和/或图像处理后的数据发送给用户。

根据本发明的一个实施例，参考图7，提供了一种荧光显微镜，所述荧光显微镜使用如图5所示的具有相应容纳部的类U型环激发光源的部分部件作为所述荧光显微镜的一部分。所述部件被布置在所述荧光显微镜物镜的周围，而U型环开口部分的设计使得便于安装使用本发明的激发光源以及更换具有不同波长范围的发光二极管以及其他光学部件。

根据本发明的又一方面，提供了一种控制激发光源方法，其特征在于，所述激发光源包括基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述方法包括：

使用所述滤光片对所述发光二极管发出的光进行过滤；以及

使经过过滤的光经过所述球形透镜从所述透镜套管中射出。

所述激发光源还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜被布置在所述透镜套管的远离所述基板的一端附近，并且被布置为使得从所述透镜套管中射出的光经过所述菲涅尔透镜聚焦到待照射的样品上。

所述基板上设置有一组或多组发光二极管，每组发光二极管包括至少三个发光二极管，每组发光二极管中的至少三个发光二极管被基本均匀间隔布置在所述基板上，所述方法还包括：

使每一组发光二极管发射相同波长的光，使不同组发光二极管发射不同波长的光，以及选择使用所述一组或多组发光二极管中的任一组发光二极管工作。

所述方法还包括：

通过调节所述透镜套管的长度或者调节所述球形透镜到所述滤光片之间的距离，控制从所述透镜套管中射出的光的发散程度；

通过调节所述球形透镜到所述菲涅尔透镜之间的距离，控制到达待照射的样品的光的功率密度；和/或

通过调整所述菲涅尔透镜到待照射的样品之间的距离，控制经过所述菲涅尔透镜的光聚焦到待照射的样品上。

对于本发明中的荧光显微镜，如果需要使用较低功率的荧光显微镜***(例如4倍物镜)，则需要宽视场，此时可以通过增加套管的长度(即增加球形透镜E和发光二极管B之间的距离)来实现；如果需要使用较高功率的荧光显微镜***(例如20倍物镜)，则需要更高的功率密度，此时可以通过减少套管的长度(即减少球形透镜E和发光二极管B之间的距离)来实现。图8b示出了使用如图8a所示的实验装置测量的球形透镜E和发光二极管B之间的距离与功率密度之间的关系，其中激发光透过铝箔G中间的小孔到达功率计H。

在一个实施例中，使用凤凰光学股份有限公司的数值孔径为0.1的4倍物镜测试根据本发明的一个实施例制造的激发光源。如图9a所示，该物镜的最大分辨率是3um，实验中使用的标定板靶上每1mm最多可有80条刻线，因此测试的精度最大为6.25um。从图9a可以看出，测试图像的边缘非常清晰，因此使用上述激发光源的荧光显微镜***的最大分辨率可达到高于6.25um。

在另一个实施例中，当使用凤凰光学股份有限公司的数值孔径为0.25的10倍物镜测试根据本发明的一个实施例制造的激发光源时，如图9b所示(三幅图片从左到右依次为使用本发明的激发光源的荧光显微镜(数值孔径为0.25的10倍物镜)、一个对比例中的iolight荧光显微镜以及另一个对比例中的Nikon E200显微镜)，使用本发明的激发光源的荧光显微镜可以显影出标定板靶3um的线，并且显影素质十分接近在价格、成本以及体积方面均远高于对比例中的Nikon E200显微镜。

此外，还使用芹菜作为样品测试了本发明的荧光显微镜，使用带有长通紫外激发滤光片的450nm紫外光作为光源，从图10和图11中可以看出，由于叶绿体和木质部导管处存在天然的荧光染料，具有特定荧光色的斑点和导管在图像上清晰的显示出来。

上述结合附图2-8所描述的关于激发光源的内容也可以同样扩展应用于本发明的控制用于荧光显微镜的激发光源的方法中，为避免重复，未在此进行赘述。

以上实施方案的各个技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方案中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管结合实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员应理解，上文的描述和附图仅是示例性而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。在不偏离本发明的精神的情况下，各种改型和变体是可能的。

Claims (13)

1.一种用于荧光显微镜的激发光源，其特征在于，所述激发光源包括基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，其中：

所述发光二极管的一侧被安装在所述基板上，所述发光二极管的另一侧布置有所述滤光片，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述球形透镜布置在所述透镜套管远离所述基板的一端，所述发光二极管射出的光经过所述滤光片和所述球形透镜从所述透镜套管中射出。

2.根据权利要求1所述的激发光源，其特征在于，

所述透镜套管的与远离所述基板的所述一端相对的另一端与所述基板相连接并将所述发光二极管和所述滤光片嵌套进透镜套管的内部；或者，

所述透镜套管不与所述基板相连接，所述透镜套管中设置有所述球形透镜，所述发光二极管和所述滤光片被设置在各自的相应容纳部中。

3.根据权利要求2所述的激发光源，其特征在于，所述激发光源还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜被布置在所述透镜套管的远离所述基板的所述一端附近，并且被布置为使得从所述透镜套管中射出的光经过所述菲涅尔透镜聚焦到待照射的样品上。

4.根据权利要求2或3所述的激发光源，其特征在于，所述球形透镜的一半被嵌套固定在所述透镜套管的远离所述基板的所述一端的内部，所述球形透镜的另一半位于所述透镜套管的远离所述基板的所述一端的外部。

5.根据权利要求4所述的激发光源，其特征在于，所述基板上设置有一组或多组发光二极管，每组发光二极管包括至少三个发光二极管，每组发光二极管发射相同波长的光，不同组的发光二极管发射不同波长的光。

6.根据权利要求5所述的激发光源，其特征在于，每组发光二极管中的各个发光二极管被基本均匀间隔布置在所述基板上，并且所述一组或多组发光二极管共同形成基本对称形状。

7.根据权利要求1或2所述的激发光源，其特征在于，

所述透镜套管被能够拆卸地安装，以使得能够更换具有不同长度的透镜套管；或者

所述透镜套管本身的长度是能够调节的。

8.一种荧光显微镜，其特征在于，包括物镜和根据权利要求1-7中任一项所述的激发光源，所述激发光源的透镜套管被设置在所述物镜周围。

9.根据权利要求8所述的荧光显微镜，其特征在于，所述荧光显微镜还包括与其相连接的微控制器，所述微控制器被配置用于执行以下至少之一：

读取所述荧光显微镜捕获的图像；

控制所述荧光显微镜的样品台的移动；

控制所述荧光显微镜的所述激发光源和其他光学部件的移动；和/或

将所读取的所述荧光显微镜捕获的图像和/或图像处理后的数据发送给用户。

10.一种控制激发光源的方法，其特征在于，所述激发光源包括基板以及依次布置在所述基板上方的发光二极管、滤光片以及球形透镜，至少所述球形透镜被布置在一个透镜套管中，所述方法包括：

使用所述滤光片对所述发光二极管发出的光进行过滤；以及

使经过过滤的光经过所述球形透镜从所述透镜套管中射出。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述激发光源还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜被布置在所述透镜套管的远离所述基板的一端附近，并且被布置为使得从所述透镜套管中射出的光经过所述菲涅尔透镜聚焦到待照射的样品上。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述基板上设置有一组或多组发光二极管，每组发光二极管包括至少三个发光二极管，每组发光二极管中的至少三个发光二极管被基本均匀间隔布置在所述基板上，所述方法还包括：

使每一组发光二极管发射相同波长的光，使不同组发光二极管发射不同波长的光，以及选择使用所述一组或多组发光二极管中的任一组发光二极管工作。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过调节所述透镜套管的长度或者调节所述滤光片与所述球形透镜之间的距离，控制从所述透镜套管中射出的光的发散程度；

通过调节所述球形透镜与所述菲涅尔透镜之间的距离，控制到达待照射样品的光的功率密度；和/或

通过调整所述菲涅尔透镜与待照射的样品之间的距离，控制经过所述菲涅尔透镜的光聚焦到待照射的样品上。

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