阅读说明：本技术 便携式背向照明光学成像显微镜 (Portable back-carrying is to light optics imaging microscope ) 是由 侯国利 侯国辉 刘友兰 侯利艳 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及显微镜的技术领域,公开了便携式背向照明光学成像显微镜,包括物镜、Z方向位移控制模块、XY方向位移控制模块、背向照明模块、成像单元转接模块、成像单元以及目镜；本发明提供的便携式背向照明光学成像显微镜避开了传统科勒照明光源结构,光源不需要通过二次成像的像做光源进行样品照明,而是直接选用具有面光源特性的LED作为光源采用轴向位移控制的模块进行直接背照方式照明。这样便缩短了原来需要采用科勒照明光路结构引入的距离,使得显微镜的结构与体积进一步减小。因此,这种设计采用平面LED光源作为照明系统,大大降低整体系统的成本和占用空间。(The present invention relates to microscopical technical fields, disclose Portable back-carrying to light optics imaging microscope, including object lens, Z-direction Bit andits control module, the direction XY displacement control module, backwards lighting module, imaging unit interconnecting module, imaging unit and eyepiece；Portable back-carrying provided by the invention avoids traditional kohler's illumination light-source structure to light optics imaging microscope, light source does not need to do light source progress sample illumination by the picture of secondary imaging, but the module that directly there is the LED of area source characteristic to be controlled as light source using axial displacement for selection carries out direct back-illuminated mode and illuminates.The distance for needing to introduce originally using kohler's illumination light channel structure is just shortened in this way, so that microscopical structure is further decreased with volume.Therefore, this design substantially reduces the cost and occupied space of total system using planar LED light source as lighting system.)

便携式背向照明光学成像显微镜

技术领域

本发明涉及显微镜的技术领域，尤其是便携式背向照明光学成像显微镜。

背景技术

普通光学成像显微镜是指使用传统的可见光进行照明的光学成像显微镜，光源有别于荧光成像显微镜与非线性成像显微镜。普通光学成像显微镜的成像照明方式与用途介绍如下：

照明方式主要有两种，一是前向透射式照明(照射光穿透样品，进入物镜)，二是背向照明反射式(照射光经过物镜照射至样品，经过样品反射后光再返回物镜)光学显微镜。

用途以及它们所对应的技术结构与工艺：

两种照明方式使用的技术都是基于柯勒照明的原理进行的，所谓柯勒照明，它是使用灯丝的像作为二次光源进行样品照明。目的是消除采用灯丝直接成像在样品上面进行照明引起的照明不均匀。二次照明利用的基本原理是子波叠加的原理进行，即灯丝像面上的每一个点作为点光源进行二次光发射，遵循子波叠加的原理进行照明，这样做的好处便是样品处的光照基本上是均匀光照。

前向透射式照明显微镜主要是生物显微镜，背向照明反射式显微镜主要是金相显微镜。

两种照明方式存在的问题与不足：

采用柯勒照明方式的显微镜，体积相对较大，价格相对较高，且不利于便携式单体操作。虽然，当下亦有使用LED作为光源廉价的透射式光学显微镜，但是，体积稍大，不利于携带，且易受样品透明度的影响。也就是说，现有的较为便宜的光学成像显微镜通常采用正向透射式照明方式，使用透明的制样制作成像用的样品。对于特殊的不透明样品而言，这种成像显微镜已经不合时宜。

镜筒长度与调节样品的位移方式，导致显微镜并不便携，显得非常笨重，同时，显微镜的放大倍率会因为所使用的物镜与目镜倍率较小而受限。光学成像显微镜是由物镜与照明光源构成的成像有机体，所以，一定会满足光学成像规律。而传统的生物光学成像显微镜主要是透射式照明，导致观测的样品基本上都是透明的制片；金相显微镜镜虽然是背向照明成像方式，但采用的照明光源是卤素灯或卤钨灯，这种照明方式都受到传统的科勒照明成像光学原理(照明光源灯丝的像作为光源照明样品)的影响，导致成像显微镜的尺寸较大，价格也偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供便携式背向照明光学成像显微镜，旨在解决现有技术中显微镜功能单一、不便携带的问题

本发明是这样实现的，便携式背向照明光学成像显微镜，包括物镜、Z方向位移控制模块、XY方向位移控制模块、背向照明模块、成像单元转接模块、成像单元以及目镜；所述Z方向位移控制模块用于控制所述物镜与待观测的样品之间的距离，所述XY方向位移控制模块用于控制所述物镜观测视场的位置；所述背向照明模块包括半平面LED照明光源、分光平板、用于安装所述半平面LED照明光源和分光平板的安装固定件以及位移槽，所述安装固定件可滑动设置于所述位移槽内；所述成像单元用于接收光信号并根据所接收的光信号生成图像数据；所述成像单元转接模块包括可滑动的反光镜；其中，所述半平面LED光源发出的光经过所述分光平板的反射进入所述物镜，照射待观测的样品，待观测的样品将光反射回物镜，再透射过所述分光平板形成第一光线，当所述反光镜滑动至所述第一光线的相对处时，所述第一光线经所述反光镜反射至所述成像单元进行成像；当所述反光镜滑动至其他位置时，所述第一光线直接进入目镜供人眼观测。

进一步地，所述成像单元转接模块还包括转接器，所述转接器包括水平布置的第一光线通道以及垂直布置的第二光线通道，所述第一光线通道的中部与所述第二光线通道的中部连通，所述第一光线通道与所述目镜相对布置，所述第二光线通道与所述成像单元相对布置；所述转接器具有滑槽，所述反光镜可滑动设置于所述滑槽内。

进一步地，所述XY方向位移控制模块包括沿X轴方向螺杆以及Y轴方向螺杆，所述X轴方向螺杆沿X轴方向布置，所述X轴方向螺杆用于抵接所述物镜以实现所述物镜X方向位移，所述Y轴方向螺杆沿Y轴方向布置，所述Y轴方向螺杆用于抵接所述物镜以实现所述物镜Y方向位移。

进一步地，所述Z方向位移控制模块包括沿Z轴方向布置的丝杆，所述丝杆与所述物镜连接，当转动所述丝杆，所述物镜沿Z轴方向运动。

进一步地，所述成像单元包括成像传感器、AD转换器、单片机、显示器，其中：所述成像传感器用于将光信号转化为电信号并传输至所述AD转换器；所述AD转换器用于处理由所述成像传感器发送的电信号，并将该电信号转换为数字信号后发送至所述单片机；所述单片机用于编码由所述AD转换器发送的数字信号得到图像数据。

进一步地，所述成像传感器为CCD传感器。

进一步地，所述成像传感器为CMOS传感器。

进一步地，所述便携式背向照明光学成像显微镜包括用于与终端建立通讯连接的通讯模块，所述通讯模块与所述单片机连接。

进一步地，所述物镜的外周环设有减震垫。

与现有技术相比，本发明提供的便携式背向照明光学成像显微镜避开了传统科勒照明光源结构，光源不需要通过二次成像的像做光源进行样品照明，而是直接选用具有面光源特性的LED作为光源进行直接背照方式照明。这样便缩短了原来需要采用科勒照明光路结构引入的距离，使得显微镜的结构进一步减小。因此，这种设计采用平面LED光源作为照明系统，大大降低整体系统的成本和占用空间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的携式背向照明光学成像显微镜的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的携式背向照明光学成像显微镜的分解示意图；

图3是本发明实施例提供的成像单元转接模块和成像单元的分解示意图；

图4是本发明实施例提供的背向照明模块的分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1-4所示，为本发明提供较佳实施例。

便携式背向照明光学成像显微镜，包括物镜1、Z方向位移控制模块、XY方向位移控制模块2、背向照明模块5、成像单元转接模块6、成像单元3以及目镜4；Z方向位移控制模块用于控制物镜1与待观测的样品之间的距离，XY方向位移控制模块2用于控制物镜1观测视场的位置；背向照明模块5包括半平面LED照明光源51、分光平板52、用于安装半平面LED照明光源51和分光平板52的安装固定件53以及位移槽54，安装固定件53可滑动设置于位移槽54内；成像单元3用于接收光信号并根据所接收的光信号生成图像数据；成像单元转接模块6包括可滑动的反光镜62；其中，半平面LED光源发出的光经过分光平板52的反射进入物镜1，照射待观测的样品，待观测的样品将光反射回物镜1，再透射过分光平板52形成第一光线，当反光镜62滑动至第一光线的相对处时，第一光线经反光镜62反射至成像单元3进行成像；当反光镜62滑动至其他位置时，第一光线直接进入目镜4供人眼观测。

上述提供的便携式背向照明光学成像显微镜的成像原理为：半平面LED光源发出的光经过分光平板52的反射进入物镜1，照射待观测的样品，待观测的样品将光反射回物镜1，再透射过分光平板52形成第一光线，将反光镜62滑动至第一光线的相对的位置时，第一光线经反光镜62反射至成像单元3进行成像，当反光镜62滑动至其他位置时，第一光线直接进入目镜4供人眼观测。

传统的生物光学成像显微镜主要是透射式照明，导致观测的样品基本上都是透明的制片；金相显微镜镜虽然是背向照明成像方式，但采用的照明光源是卤素灯或卤钨灯，这种照明方式都受到传统的科勒照明成像光学原理(照明光源灯丝的像作为光源照明样品)的影响。导致成像显微镜的尺寸较大，价格也偏高。

本发明是针对传统显微镜由于采用柯勒照明结构产生的弊端，发明了本便携式背向照明光学成像显微镜。在解决位移与便携尺寸及观察成像稳定性这几个矛盾体进行了发明创造性设计。

本发明提供的便携式背向照明光学成像显微镜避开了传统科勒照明光源结构，光源不需要通过二次成像的像做光源进行样品照明，而是直接选用具有面光源特性的LED作为光源进行直接背照方式照明。这样便缩短了原来需要采用科勒照明光路结构引入的距离，使得显微镜的结构进一步减小。因此，这种设计采用平面LED光源作为照明系统，大大降低整体系统的成本和占用空间。

此成像系统的成像原理的解释：在均匀光源作用在物体上，物体表面上的二次漫射光通过透镜组进行成像，成像原理亦满足几何光学高斯成像原理。

本发明的核心技术主要体现在照明方式突破了传统的光学成像显微镜受到科勒照明成像系统光源的限制。使用较为廉价的面元式白光LED作为光源，使得核心部分更廉价，以提高此便携式显微镜在野外作业的便利性。

具体地，成像单元转接模块6还包括转接器61，转接器61包括水平布置的第一光线通道612以及垂直布置的第二光线通道613，第一光线通道612的中部与第二光线通道613的中部连通，第一光线通道612与目镜4相对布置，第二光线通道613与成像单元3相对布置；转接器61具有滑槽611，反光镜62可滑动设置于滑槽611内；这样，当使反光镜62滑动至第一光线的相对处时，第一光线经反光镜62反射至成像单元3进行成像；当使反光镜62滑动至其他位置时，第一光线直接进入目镜4供人眼观测。

具体地，XY方向位移控制模块2包括沿X轴方向螺杆21以及Y轴方向螺杆22，X轴方向螺杆21沿X轴方向布置，X轴方向螺杆21用于抵接物镜1，Y轴方向螺杆22沿Y轴方向布置，Y轴方向螺杆22用于抵接物镜1；这样通过旋拧X轴方向螺杆21，可以控制物镜1沿X轴方向移动，通过旋拧Y轴方向螺杆22可以控制物镜1沿Y轴方向移动，通过XY方向控制模块可以实现物镜1沿X轴方向与Y轴方向的移动，进而实现物镜1的观测视场的位置的控制。

再者，Z方向位移控制模块包括沿Z轴方向布置的丝杆，丝杆与物镜1螺纹连接，当转动丝杆，物镜1沿Z轴方向运动；实现了控制物镜1与待观测的样品之间的距离。

本实施例中，成像单元3包括成像传感器、AD转换器、单片机、显示器，其中：成像传感器用于将光信号转化为电信号并传输至AD转换器；AD转换器用于处理由成像传感器发送的电信号，并将该电信号转换为数字信号后发送至单片机；单片机用于编码由AD转换器发送的数字信号得到图像数据。

本实施例中，成像传感器为CCD传感器。

或者，作为其他实施例，成像传感器为CMOS传感器。

本实施例中，便携式背向照明光学成像显微镜包括用于与终端建立通讯连接的通讯模块，通讯模块与单片机连接；这样，通过通讯模块与终端建立通讯连接，实现了将单片机编码得到的图像数据传输至终端，终端存储并显示图像数据。

进一步地，物镜1的外周环设有减震垫，减震垫的布置突破了实用环境的限制，使得便携式背向照明光学成像显微镜能够适用于更加广泛的使用场景和环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。