CN115061270B - 一种倾斜模式望远显微组合成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显微成像技术领域，本发明提供一种倾斜模式望远显微组合成像方法，所述倾斜模式望远显微组合成像方法包括LED光源的出射光经准直镜头准直，通过反光镜Ⅰ、宽带分光片、反光镜Ⅱ后，由显微聚焦镜头汇聚，照亮被观测物；被观测物的反射光线经显微聚焦镜头、反光镜Ⅱ，并通过宽带分光片后，经望远成像镜头聚焦到CCD相机耙面。本发明中倾斜模式望远显微组合成像装置克服了传统显微镜尺寸限制，只将小尺寸的显微聚焦镜头置于真空中，将被观测物的反射光线延伸至真空腔外较远处，其余光学元件都在真空腔外很远的位置，最终通过望远成像镜头成像。该光学***不仅工作距离大，且可在倾斜模式下观察被观测物，成像轮廓清晰无畸变。

Description

一种倾斜模式望远显微组合成像方法
技术领域
本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种倾斜模式望远显微组合成像方法。
背景技术
显微镜是一种将近距离微小物体放大成像的光学***。传统的显微镜是通过人眼来观察图像，因此将显微镜分为物镜和目镜两个部分。物镜作用是将目标成放大的实像；目镜的作用是将放大的变为放大的虚像，同时将***出瞳拉至人眼入瞳位置，以便人眼观察。
一般的显微镜物镜的物距较短，且显微镜整体体积较大，而某些设备(比如超高真空设备等)由于空间限制，无法使显微镜贴近被观测物。该光学***不仅工作距离大，且可在倾斜模式下观察被观测物，成像轮廓清晰无畸变。超高真空设备中由于结构空间及功能限制，被观测物与观测镜头无法共轴成像，需存在一定角度，而常规镜头无特殊设计无法大角度成像。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的主要目的在于提供一种倾斜模式望远显微组合成像方法。
第一方面，本发明提供了一种倾斜模式望远显微组合成像方法，包括以下步骤：
LED光源的出射光经准直镜头准直，通过反光镜Ⅰ、宽带分光片、反光镜Ⅱ后，由显微聚焦镜头汇聚，照亮被观测物；
被观测物的反射光线经显微聚焦镜头、反光镜Ⅱ，并通过宽带分光片后，经望远成像镜头聚焦到CCD相机耙面。
作为本发明的进一步方案，所述倾斜模式望远显微组合成像方法基于倾斜模式望远显微组合成像装置配置供电装置对被观测物显微放大成像，所述倾斜模式望远显微组合成像装置包括准直光源、反光镜Ⅰ、宽带分光片、反光镜Ⅱ、显微聚焦镜头、望远成像镜头以及CCD相机；所述反光镜Ⅰ设置在所述准直光源的出射光路上，所述准直光源的出射光经所述反光镜Ⅰ反射，通过宽带分光片和反光镜Ⅱ后，由所述显微聚焦镜头汇聚照亮被观测物；所述显微聚焦镜头还用于接收被观测物的反射光线，反射光线经过所述显微聚焦镜头、反射镜Ⅱ，并通过宽带分光片后，经所述望远成像镜头聚焦到所述CCD相机耙面。
作为本发明的进一步方案，所述准直光源包括LED光源和准直镜头，所述准直镜头用于将LED光源发出的光线准直后照射在出射光路的反光镜Ⅰ上。
作为本发明的进一步方案，所述显微聚焦镜头为单透镜、透镜组或波带片。
作为本发明的进一步方案，所述被观测物置于所述显微聚焦镜头的焦点处，所述显微聚焦镜头允许被观测物与其有0-45°的夹角范围，用于在此范围内可观测被观测物轮廓。
作为本发明的进一步方案，所述显微聚焦镜头的焦距范围为6-20mm，畸变小于<5％，与被观测物之间的工作距离大于5mm，与反光镜Ⅱ(4)距离范围为0.2m-6m之间。
作为本发明的进一步方案，所述望远成像镜头为单透镜或透镜组，焦距范围为35-500mm，畸变小于<5％。
作为本发明的进一步方案，所述宽带分光片的波段涵盖可见光波段，所述宽带分光片的分光比范围为30:70至70:30。
作为本发明的进一步方案，所述准直镜头为单透镜、透镜组或波带片。
作为本发明的进一步方案，所述倾斜模式望远显微组合成像装置的准直光源、反光镜Ⅰ、宽带分光片、反光镜Ⅱ以及望远成像镜头设置于空气中，显微聚焦镜头设置于真空中，反光镜Ⅱ与显微聚焦镜头由光学窗口隔绝真空并透过光线，所述倾斜模式望远显微组合成像装置用于组成样品观测的显微放大望远成像镜头组。
本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供一种倾斜模式望远显微组合成像方法，通过将准直光源的出射光通过反光镜Ⅰ、宽带分光片、反光镜Ⅱ后由显微聚焦镜头汇聚照亮被观测物，被观测物的反射光线在经显微聚焦镜头、反光镜Ⅱ、宽带分光片后经望远成像镜头聚焦到CCD相机耙面。该所述显微聚焦物镜尺寸较小，适用于真空内安装，并将被观测物的反射光线延伸至真空腔外较远处，用光学窗口隔绝真空，最终经望远成像镜头聚焦，从而实现放大成像功能。该光学***不仅工作距离大，且可在倾斜模式下观察被观测物，成像轮廓清晰无畸变。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。在附图中：
图1为本发明实施例中一种倾斜模式望远显微组合成像方法中倾斜模式望远显微组合成像装置的光路图。
图中：1-准直光源、2-反光镜Ⅰ、3-宽带分光片、4-反光镜Ⅱ、5-显微聚焦镜头、6-望远成像镜头、7-CCD相机、8-光学窗口、9-分析器、10-真空腔、11-LED光源、12-准直镜头。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
在本发明的描述中，对方法步骤的连续标号是为了方便审查和理解，结合本发明的整体技术方案以及各个步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本发明技术方案所达到的技术效果。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施方式中，提供了一种倾斜模式望远显微组合成像方法，其中，倾斜模式望远显微组合成像方法，可以应用在超高真空设备，当然也不限于此。
其中，参见图1所示，在本发明的实施方式中，所述倾斜模式望远显微组合成像方法，包括以下步骤：
步骤一、LED光源11的出射光经准直镜头12准直，通过反光镜Ⅰ2、宽带分光片3、反光镜Ⅱ4后，由显微聚焦镜头5汇聚，照亮被观测物；
步骤二、被观测物的反射光线经显微聚焦镜头5、反光镜Ⅱ4，并通过宽带分光片3后，经望远成像镜头6聚焦到CCD相机7耙面。
在本申请的实施例中，所述倾斜模式望远显微组合成像方法基于倾斜模式望远显微组合成像装置配置供电装置对被观测物显微放大成像，所述倾斜模式望远显微组合成像装置包括准直光源1、反光镜Ⅰ2、宽带分光片3、反光镜Ⅱ4、显微聚焦镜头5、望远成像镜头6以及CCD相机7。
参见图1所示，所述反光镜Ⅰ2设置在所述准直光源1的出射光路上，所述准直光源1的出射光经所述反光镜Ⅰ2反射，通过宽带分光片3和反光镜Ⅱ4后，由所述显微聚焦镜头5汇聚照亮被观测物。
其中，所述被观测物置于真空腔10内，所述真空腔10内倾斜安装有分析器9，分析器9朝向所述被观测物设置，用于被观测物放大。
所述显微聚焦镜头5还用于接收被观测物的反射光线，反射光线经过所述显微聚焦镜头5、反射镜Ⅱ，并通过宽带分光片3后，经所述望远成像镜头6聚焦到所述CCD相机7耙面。
在本发明的实施例中，所述准直光源1包括LED光源11和准直镜头12，所述准直镜头12用于将LED光源11发出的光线准直后照射在出射光路的反光镜Ⅰ2上。
其中，所述准直镜头12可以为单透镜、透镜组或波带片，在本实施例中，所述准直镜头12为具有准直功能，能够将LED光源11出射光准直的单透镜。
在本发明的一些实施例中，入射光路还可以根据所述准直镜头12的实际位置决定是否需要反射镜。
在本发明的实施例中，所述被观测物置于所述显微聚焦镜头5的焦点处，所述显微聚焦镜头5允许被观测物与其有0-45°的夹角范围，用于在此范围内可观测被观测物轮廓。
其中，所述显微聚焦镜头5的焦距范围为6-20mm，畸变小于<5％，与被观测物之间的工作距离大于5mm，与反光镜Ⅱ4距离范围为0.2m-6m之间。
在本发明中，所述显微聚焦镜头5为单透镜、透镜组或波带片，在本实施例中，所述显微聚焦镜头5将光线汇聚的透镜组。
在本发明中，显微聚焦镜头5的焦距f为12mm，与被观测物之间的工作距离7.6mm，与反光镜Ⅱ4距离为1.7m，显微聚焦镜头5的焦深较大，被观测物置于显微聚焦镜头的焦点处，显微聚焦镜头5与被观测物的夹角在0-45°范围内均可看清被观测物轮廓。
在本发明的实施例中，所述望远成像镜头6为单透镜或透镜组，焦距范围为35-500mm，畸变小于<5％。
在本发明的实施例中，所述宽带分光片3的波段涵盖可见光波段，所述宽带分光片3的分光比范围为30:70至70:30。
本发明中的倾斜模式望远显微组合成像装置中，整个***的放大率计算方式为：17*显示器对角线尺寸(mm)/CCD靶面对角尺寸(mm)。
在本发明的实施例中，所述倾斜模式望远显微组合成像装置的准直光源1、反光镜Ⅰ2、宽带分光片3、反光镜Ⅱ4以及望远成像镜头6设置于空气中，显微聚焦镜头5设置于真空中，反光镜Ⅱ4与显微聚焦镜头5由光学窗口8隔绝真空并透过光线，所述倾斜模式望远显微组合成像装置用于组成样品观测的显微放大望远成像镜头组。
综上所述，本发明提供一种倾斜模式望远显微组合成像方法，通过将准直光源1的出射光通过反光镜Ⅰ2、宽带分光片3、反光镜Ⅱ4后由显微聚焦物镜5汇聚照亮被观测物，被观测物的反射光线在经显微聚焦物镜5、反光镜Ⅱ4、宽带分光片3后经望远成像镜头6聚焦到CCD相机7耙面，该所述显微聚焦物镜5尺寸较小，适用于真空内安装，并将被观测物的反射光线延伸至真空腔10外，用光学窗口8隔绝真空，最终经望远成像镜头6聚焦，从而实现放大成像功能。该光学***不仅工作距离大，且可在倾斜模式下观察被观测物，成像轮廓清晰无畸变。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种倾斜模式望远显微组合成像方法，其特征在于，所述倾斜模式望远显微组合成像方法，包括以下步骤：
步骤1)LED光源(11)的出射光经准直镜头(12)准直，通过反光镜Ⅰ(2)、宽带分光片(3)、反光镜Ⅱ(4)后，由显微聚焦镜头(5)汇聚，照亮被观测物；
步骤2)被观测物的反射光线经显微聚焦镜头(5)、反光镜Ⅱ(4)，并通过宽带分光片(3)后，经望远成像镜头(6)聚焦到CCD相机(7)耙面；
其中，所述倾斜模式望远显微组合成像方法基于倾斜模式望远显微组合成像装置配置供电装置对被观测物显微放大成像，所述倾斜模式望远显微组合成像装置包括准直光源(1)、反光镜Ⅰ(2)、宽带分光片(3)、反光镜Ⅱ(4)、显微聚焦镜头(5)、望远成像镜头(6)以及CCD相机(7)；
所述反光镜Ⅰ(2)设置在所述准直光源(1)的出射光路上，所述准直光源(1)的出射光经所述反光镜Ⅰ(2)反射，通过宽带分光片(3)和反光镜Ⅱ(4)后，由所述显微聚焦镜头(5)汇聚照亮被观测物；
所述显微聚焦镜头(5)还用于接收被观测物的反射光线，反射光线经过所述显微聚焦镜头(5)、反射镜Ⅱ，并通过宽带分光片(3)后，经所述望远成像镜头(6)聚焦到所述CCD相机(7)耙面；所述望远成像镜头(6)为单透镜或透镜组，焦距范围为35-500mm，畸变小于<5％；
其中，所述倾斜模式望远显微组合成像装置适合在倾斜模式下使用，即所述被观测物置于所述显微聚焦镜头(5)的焦点处，所述显微聚焦镜头(5)允许被观测物与其有0-45°的夹角范围，用于在此范围内可观测被观测物轮廓；
所述显微聚焦镜头(5)的焦距范围为6-20mm，畸变小于<5％，所述显微聚焦物镜(5)与被观测物之间工作距离>5mm，所述显微聚焦镜头(5)与反光镜Ⅱ(4)距离范围为0.2m-6m之间；
其中，所述倾斜模式望远显微组合成像装置的准直光源(1)、反光镜Ⅰ(2)、宽带分光片(3)、反光镜Ⅱ(4)以及望远成像镜头(6)设置于空气中，显微聚焦镜头(5)设置于真空中，反光镜Ⅱ(4)与显微聚焦镜头(5)由光学窗口(8)隔绝真空并透过光线，所述倾斜模式望远显微组合成像装置用于组成样品观测的显微放大望远成像镜头组。
2.根据权利要求1所述的倾斜模式望远显微组合成像方法，其特征在于，所述准直光源(1)包括LED光源(11)和准直镜头(12)，所述准直镜头(12)用于将LED光源(11)发出的光线准直后照射在出射光路的反光镜Ⅰ(2)上。
3.根据权利要求2所述的倾斜模式望远显微组合成像方法，其特征在于，所述准直镜头(12)为单透镜、透镜组或波带片。
4.根据权利要求3所述的倾斜模式望远显微组合成像方法，其特征在于，所述显微聚焦镜头(5)为单透镜、透镜组或波带片。
5.根据权利要求1所述的倾斜模式望远显微组合成像方法，其特征在于，所述宽带分光片(3)的波段涵盖可见光波段，所述宽带分光片(3)的分光比范围为30:70至70:30。
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