[实用新型]一种基于菲涅尔透镜的科勒照明装置

说明书

本实用新型提供了一种基于菲涅尔透镜的科勒照明装置，所述的基于菲涅尔透镜的科勒照明装置包括：单色光源；第一透镜，该第一透镜的后焦点位置设置有孔径光阑；第二透镜，该第二透镜位于第一透镜和孔径光阑轴方向的远端，所述第二透镜与所述孔径光阑之间设置有视场光阑，该视场光阑位于所述第二透镜的前焦点位置处，其中，所述第一透镜和第二透镜为菲涅尔透镜，所述单色光源照射的光束经过所述第一透镜后于所述视场光阑处成像，而后再经过所述第二透镜后均匀照明像面，以有效地解决现有技术下光斑亮度均匀性难以保证且装置成本较高、光学镜头装调难度大的问题，在保证照明质量的同时，降低了照明设备整体的成本，并且提高了组装、装调以及照明的效率。

技术领域

本实用新型涉及荧光显微镜技术领域，具体地说，涉及一种基于菲涅尔透镜的科勒照明装置。

背景技术

荧光显微镜是以特定波长的光源(通常为紫外线至近红外线波段)作为光源，用以照射被检物体，使之发出荧光，然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置的一种设备。荧光显微镜的光源在照明时，需要其提供足够强度的照明亮度，以此保证荧光的强度，与此同时，还要求保证照明的均匀性，以此保证观察效果。

现有技术下的荧光显微镜照明装置主要包括光源和聚光镜两个部分，通常采用的照明方式包括准直照明、临界照明以及科勒照明三种，但是在长期的实验和实践中人们发现上述的三种照明方式或多或少都存在一定的优缺点：

1)准直照明通常采用单片非球面准直透镜，准直透镜能将来自孔径阑中每一点的光线变成一束平行的准直光柱，准直后的光束照射到样品平面上，准直照明的方式只需要通过单片的准直透镜即可完成照明过程，但也由于这样简化的结构，使得准直照明的方式缺乏保证样品平面光斑亮度均匀性的手段，而光斑亮度不均匀会导致样品的观察效果受到较大影响；

2)临界照明通常是指适用于小投影物的聚光系统，聚光镜将光源的像成在投影物上或它的附近，通常被应用于电影放映机、幻灯机、影像放大机等领域，其具有光能利用率高的优点，但是光源的灯丝像与被检物体的平面重合，这样就造成被检物体的照明呈现出不均匀性，在有灯丝的部分则明亮；无灯丝的部分则暗淡，不仅影响成像的质量，更不适合显微照相；

3)科勒照明是指光源通过照明系统，将发光光源成像在后镜组的焦平面，以使得照射在样品平面上的光为平行光束，能够有效地保证照明的均匀性，且科勒照明的方式对光源的要求相较于准直照明和临界照明两种方式较低。并且，由于照明的均匀性，在样品平面上不会形成热焦点，因此，即使长时间照明也不会在样品平面出现灼伤，因而又被应用于生物组织成像技术领域。

图1为示意图，示出了现有技术下的一种荧光显微镜采用的科勒照明装置的成像过程。如图1所示，在现有技术下的该种荧光显微镜采用的科勒照明装置包括前置聚光镜组1a和后置聚光镜组2a，以及孔径光阑3a和视场光阑4a，其中，如图所示，孔径光阑3a与前置聚光镜组1a紧密贴合，视场光阑4a位于后置聚光镜组1b的前焦点位置，当光源5a射出光束，光束经过前置聚光镜组1a后成像在视场光阑4a上，而后经过后置聚光镜组1b后均匀照明无限远处的像面6a处。

在长期的试验和实践中人们发现，上述的这种荧光显微镜采用的科勒照明装置通常采用卤素灯或LED灯作为光源，采用三片玻璃单透镜作为前置聚光镜组，并采用单片非球面透镜或单片双胶合透镜作为后置聚光镜组。基于上述的这种现有技术中的荧光显微镜采用的科勒照明装置的光学形式中，使用的镜片数量较多，对光学镜头的装调过程有着严格的要求，且单片透镜和玻璃非球面透镜的成本都较高，极大地增加了成像装置整体的成本，且单片透镜和玻璃非球面透镜的质量也较大，致使装置整体的重量上升。另外，上述的这种科勒照明装置中，由于前置聚光镜组1a与孔径光阑3a紧密贴合，以致在系统像面上会得到前置聚光镜组1a的清晰成像，在长期反复使用过程中，前置聚光镜组1a表面不可避免地会发生各种瑕疵，继而会影响其在无限远处的像面上的照度分布，同理，由于这样的成像原理，也决定了前置聚光镜组1a无法采用具有凹槽结构的非光滑面光学元件，否则前置聚光镜组1a的非光滑凹槽表面会严重影响照明效果和质量。