环状照明结构的制作方法
【专利说明】环状照明结构
相关申请的交叉引用
[0001 ] 本申请要求2014年4月4日申请的题为“ANNULAR ILLUMINAT1N STRUCTURE(环状照明结构)”美国临时专利申请N0.61/975，638的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用结合于此。
技术领域
[0002]本发明一般涉及显微(microscopy)系统。具体地，本发明涉及用于显微系统的照明源。
【背景技术】
[0003]显微术对于整个生命科学领域的研究人员而言是一种必不可少的工具。在传统的非荧光显微术中使用几种成像模式，典型地明视场、暗视场、偏振和各种相衬技术。具体地，生物样品通常具有低振幅反差，并且会需要某种形式的相衬以准确地且精确地观察生物样品和对生物样品成像。
【发明内容】
[0004]以下提供了本发明的一些实施例的简化概述以提供对本发明的基本理解。此概述不是本发明的广泛概览。其不意在确定本发明的关键或决定性元素或描述本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式将本发明的一些实施例表达为下文表达的更详细说明的序言。
[0005]在一些实施例和方面，所公开的环状(annular)光源和显微(microscopy)相机组件可包括:具有内周和外周的环状环(annular ring);设置在环状环中的内周和外周之间的至少一个光源；用于定向样品的期望位置的相机，该相机被定位在环状环的内周内并指向目标区域;漫射器(diffuser)结构，被定位成接近于(proximate to)多个光源并且位于该多个光源和目标区域之间，使得来自该多个光源的照明在照射该目标区域之前穿过漫射器结构；以及显微相机，该显微相机被定位成捕捉由穿过漫射器结构的光照射的目标区域的图像。在一些方面，环状光源和显微相机组件可进一步包括至少一个光源，该至少一个光源为多个LED。在其它方面，环状光源和显微相机组件可具有为暖白LED的多个LED，而在其它方面该多个LED可以是绿光LED，并且在进一步方面，该多个LED可发射窄波长带(anarrow band of wavelengths)的光。在一些方面，显微相机可被定位在目标区域的与环状环和漫射器结构相对的一侧。在进一步方面，环状光源和显微相机组件可具有在环状环中的多个光源，该多个光源被配置成可根据该多个光源被设置在的环状环中的象限来进行控制。在一些方面，该环状光源和显微相机组件不包括聚光透镜。在又其它方面，该环状光源和显微相机组件可具有环状环，该环状环包括位于该环状环的每个象限中的至少一个独立可控的光源。在进一步方面，该环状光源和显微相机组件在该环状环和目标区域之间可具有可调节的z距离。
[0006]在其他实施例和方面，所公开的环状光源和显微相机组件可包括:具有内周和外周的环状环;设置在环状环中的内周与外周之间的多个LED;定向相机，该定向相机被定位在环状环的内周内并指向目标区域；以及显微相机，该显微相机被定位成捕捉由从该多个LED发射的光照射的目标区域的图像。在一些方面，该环状光源和显微相机组件可具有为暖白LED的多个LED，而在其它方面，该多个LED可以是绿光LED。在进一步方面，该环状光源和显微相机组件可进一步包括漫射器结构，该漫射器结构被定位成接近于该多个光源并且位于该多个光源和目标区域之间，使得来自该多个光源的照明在照射该目标区域之前穿过漫射器结构。在其它方面，该环状光源和显微相机组件可具有环状环，该环状环在该环状环的每个象限中包括至少一个独立可控的LED。在一些方面，环状光源和显微相机不包括聚光透镜。在其它方面，显微相机可被定位在目标区域的与环状环相对的一侧。在又其它方面，环状光源和显微相机组件在环状环和目标区域之间可具有可调节的z距离。
[0007]在进一步方面，所公开的环状光源和显微相机组件可包括一种应用方法，该方法包括:提供环状结构，该环状结构具有设置在该环状结构的内周和外周之间，接近于目标区域的多个光源;指示(instruct)该多个光源中的至少一个进行照明；以及通过漫射器结构将光传输到目标区域上，所述光来自环状环的一侧的光源并具有窄波长带。在一些方面，对显微相机组件中的目标区域进行照明的方法进一步地包括，其中所述多个光源在环状结构的每个象限内是单独可控的，指示所述多个光源中的至少一个进行照明包括仅指示所述多个光源中的一个象限进行照明。在其它方面，对显微相机组件中的目标区域进行照明的方法包括，其中所述多个光源在环状结构的每个象限内是单独可控的，指示所述多个光源中的至少一个进行照明包括指示所述多个光源中的两个相邻的象限进行照明。在又其它方面，对显微相机组件中的目标区域进行照明的方法可包括调节环状结构和目标区域之间的z距离。在一些方面，该方法包括利用多个光源进行照明，其中激活的多个光源被偏置成从环状环的一侧上的光源发射。在一些方面，该方法包括利用多个光源进行照明，其中激活的多个光源发射窄波长带的光。在一些方面，该方法包括利用多个光源进行照明，其中激活的多个光源被偏置成从环状环的一侧上和/或处于窄波长带的光源发射。
【附图说明】
[0008]以下参考附图详细描述了本公开的说明性方面。
[0009]图1示出了根据实施例的圆环状(circularannular)照明结构的示意图。
[0010]图2示出了根据实施例的椭圆环状照明结构的示意图。
[0011]图3A示出了根据实施例的配置成具有环状照明结构、漫射器、以及目标区域的显微系统的示意性截面图。
[0012]图3B示出了根据实施例的配置成具有环状照明结构、漫射器、目标区域、物镜和显微镜相机的显微系统的示意图。
[0013]图4A示出了根据实施例的由暖白光照射的样品的示意性图像。
[0014]图4B示出了根据实施例的由从样品的左侧偏置的暖白光照射的样品的示意性图像。
[0015]图5A示出了根据实施例的在全照明下(atfull illuminat1n)由暖白光照射的样品的示例性放大图像。
[0016]图5B示出了根据实施例的由从样品的左侧偏置的暖白光照射的样品的示例性放大图像。
[0017]图6A示出了根据实施例的由使用亮焦点的暖白光照射的样品的示意性图像。
[0018]图6B示出了根据实施例的由从样品的左侧偏置的暖白光照射的样品的示意性图像。
[0019]图7A示出了根据实施例的由白光照射的样品的示意性图像。
[0020]图7B示出了根据实施例的由绿光照射的样品的示意性图像。
[0021]图8A示出了根据实施例的由从样品的右侧偏置的绿光照射的样品的示意性图像。
[0022]SB示出了根据实施例的由从样品的左侧偏置的绿光照射的样品的示意性图像。
[0023]图9示出了配置成具有聚光透镜的显微系统的示意图。
【具体实施方式】
[0024]出于解释的目的，在整个说明书中，阐述了许多具体的细节以便提供对本公开的全面理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节中的一些也可实践本公开。在其他情况下，以示意性形式示出结构和设备以避免使所描述的实施例的基础原理不清楚。
[0025]本发明涉及显微镜和对由显微镜观察和成像的样品的照明。进一步，本发明涉及用于对由显微镜观察的样品进行照明的光源配置的颜色、强度、方向和其它方面。
[0026]如在显微系统中所使用的相机具有部分地限定由这种相机观察和捕捉的图像的尺寸和分辨率的光圈(aperture)特性。任何给定相机的光圈锥(aperture cone)(换句话说，可视化的区域)都需要照明。聚光透镜或聚光照明器可用于引导可覆盖光圈锥的光锥，从而提供观察区域所需的照明。在许多应用中，该照明是透射式照明，其中光投射在样品或目标区域上，光将透射或折射通过样品或目标区域或者从样品或目标区域反射并且被物镜相机的光学系统捕获。然而，聚光透镜会向显微系统添加复杂性、尺寸和成本，并藉此降低显微系统的功能。
[0027]如图9中所见，本领域中已知的显微系统900通常可包括聚光透镜。具体地，光源902可投射初始光904，置于初始光904的光路中的聚光透镜906可聚焦该初始光904。聚焦光908由聚光透镜906朝向目标区域910引导，在显微系统中该目标区域910可保持样品。穿过目标区域910和其中的任何样品的透射光912可进入显微镜物镜914，该显微镜物镜914可聚焦光线以产生实像(real image)光916。实像光916可进一步通过镜筒透镜918，藉此将聚焦的实像光920传送到显微镜相机922上，该显微镜相机922捕捉目标区域910中的样品的图像。