基于变焦原理的可变光片照明系统设计
发布时间：2021-08-25 10:15
光片照明显微镜是一种新型荧光显微镜,其照明光路与荧光探测光路相互垂直。照明光束在经过柱面透镜后形成了在一定范围内厚度很薄、较为均匀的片状光束。光片照明光毒性弱,速度快,适用于活体组织的三维成像和长时间实时成像,可以得到细胞或亚细胞水平的实时动态。目前的光片照明显微镜观察不同尺寸的样本时需要更换整个照明系统,这对不同尺寸样本的观测带来很大不便,且增加了成本。针对该问题,本文通过变焦的方法来设计照明系统中的扩束系统或照明物镜,实现了在不更换光片照明系统的情况下对不同尺寸样本的观察。主要研究内容如下:根据所观察样本的大小,设定可变光片的厚度范围为0.8μm4μm和4μm40μm。利用高斯求解得到可变光片照明系统的两种初始变焦结构,然后对所选各部分初始结构进行优化,再以光片厚度和照度均匀性为目标对10倍扩束系统的可变光片照明系统进行了组合系统优化,对光片厚度和YZ平面、XY平面的照度均匀性进行了分析,并进行了公差制定和分析;对基于5倍变焦物镜的光片照明系统进行了组合系统的光片厚度优化,分析了光片厚度以及XY平面内的照度均匀性。仿真结果表明,10倍扩束...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1片状光示意图
图 1-2 SPIM 的光路原理图2007 年，Dodt 等人[4]提出了超显微技术，设置了两个照明物镜进行双侧，并利用了样本透明化技术，实验系统成功地对大生物样本进行了实时成新型的光片显微镜相继出现，光片显微镜开始快速发展。2007 年，Huisken J 等人[5]通过对光片显微镜设置多个方向的照明光路成功单边照明所带来的物体散射或吸收引起的阴影和辐照度度的不均匀性，获薄的光片；同时利用对活的斑马鱼胚胎成像进一步验证了双边照明在成像于单边照明的优越性。2011 年，J. G. Ritter 等人[6]设计了一款全柱面镜的变倍扩束系统，其扩束并将其应用于光片照明显微镜中，实现了对不同尺寸样本观察。但是由于镜系统所实现的扩束比较小，不能满足大范围内使用；而且由于整个系统镜，在装调和加工方面也加大了难度，增加了制造成本。
图 1-3 带有倾斜柱透镜艾瑞光片显微镜光路图2015 年，O. Olarte 等人在保持照明物镜数值孔径不变的条件下使用波前编视场。该技术使得光片不需要在预先固定的位置或者确切的方向放置，而种解耦和照明 探测系统[8]。图 1-4 改进型光片照明显微镜实物图
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合去卷积的艾里光束片状光显微成像研究[J]. 徐豪,张运海,张欣,肖昀,黄维. 光学学报. 2017(03)
[2]基于波前相位调制的宽视场光片显微镜研究[J]. 徐豪,张运海,张欣,黄维. 光学学报. 2016(08)
[3]LD快轴准直柱透镜多参数加工公差分析理论[J]. 罗超,尹韶云,夏良平,张为国,雷呈强,孙秀辉,杜春雷,罗春华. 强激光与粒子束. 2015(11)
[4]LED阵列模组化中的照度均匀性问题[J]. 王加文,苏宙平,袁志军,朱益清. 光子学报. 2014(08)
[5]变倍光学系统的公差分析[J]. 刘雨沁,张孟伟. 光学仪器. 2013(02)
[6]三组元变焦目镜光学设计[J]. 姚林,向阳,霍肖鑫,孙岩. 应用光学. 2011(02)
[7]连续变焦距镜头结构设计及焦距实时输出分析[J]. 乔健,曹立华,崔爽,施龙,张磊. 应用光学. 2010(04)
[8]紧凑型变焦镜头的设计[J]. 温同强,黄城,陆建华,丁桂林. 科学技术与工程. 2008(17)
[9]变焦距镜头的凸轮优化设计[J]. 孟军和,张振,孙兴文. 红外与激光工程. 2002(01)
硕士论文
[1]小型高分辨率视频遥感相机光学系统设计[D]. 韩琳.苏州大学 2016
[2]基于光片荧光显微镜的三维单粒子追踪研究[D]. 于杰.深圳大学 2015
[3]紧凑型连续变焦红外镜头的结构设计及分析[D]. 杨亮.昆明理工大学 2013
[4]线阵型半导体激光器光束整形技术的研究[D]. 党云.哈尔滨工业大学 2013
[5]20倍数码变焦光学系统设计[D]. 张玉林.西安工业大学 2012
[6]LED微型投影光源的二次光学设计[D]. 芮大为.电子科技大学 2012
[7]8～24mm变焦目镜光学系统设计[D]. 崔占刚.长春理工大学 2012
本文编号：3361925
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1片状光示意图
图 1-2 SPIM 的光路原理图2007 年，Dodt 等人[4]提出了超显微技术，设置了两个照明物镜进行双侧，并利用了样本透明化技术，实验系统成功地对大生物样本进行了实时成新型的光片显微镜相继出现，光片显微镜开始快速发展。2007 年，Huisken J 等人[5]通过对光片显微镜设置多个方向的照明光路成功单边照明所带来的物体散射或吸收引起的阴影和辐照度度的不均匀性，获薄的光片；同时利用对活的斑马鱼胚胎成像进一步验证了双边照明在成像于单边照明的优越性。2011 年，J. G. Ritter 等人[6]设计了一款全柱面镜的变倍扩束系统，其扩束并将其应用于光片照明显微镜中，实现了对不同尺寸样本观察。但是由于镜系统所实现的扩束比较小，不能满足大范围内使用；而且由于整个系统镜，在装调和加工方面也加大了难度，增加了制造成本。
图 1-3 带有倾斜柱透镜艾瑞光片显微镜光路图2015 年，O. Olarte 等人在保持照明物镜数值孔径不变的条件下使用波前编视场。该技术使得光片不需要在预先固定的位置或者确切的方向放置，而种解耦和照明 探测系统[8]。图 1-4 改进型光片照明显微镜实物图
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合去卷积的艾里光束片状光显微成像研究[J]. 徐豪,张运海,张欣,肖昀,黄维. 光学学报. 2017(03)
[2]基于波前相位调制的宽视场光片显微镜研究[J]. 徐豪,张运海,张欣,黄维. 光学学报. 2016(08)
[3]LD快轴准直柱透镜多参数加工公差分析理论[J]. 罗超,尹韶云,夏良平,张为国,雷呈强,孙秀辉,杜春雷,罗春华. 强激光与粒子束. 2015(11)
[4]LED阵列模组化中的照度均匀性问题[J]. 王加文,苏宙平,袁志军,朱益清. 光子学报. 2014(08)
[5]变倍光学系统的公差分析[J]. 刘雨沁,张孟伟. 光学仪器. 2013(02)
[6]三组元变焦目镜光学设计[J]. 姚林,向阳,霍肖鑫,孙岩. 应用光学. 2011(02)
[7]连续变焦距镜头结构设计及焦距实时输出分析[J]. 乔健,曹立华,崔爽,施龙,张磊. 应用光学. 2010(04)
[8]紧凑型变焦镜头的设计[J]. 温同强,黄城,陆建华,丁桂林. 科学技术与工程. 2008(17)
[9]变焦距镜头的凸轮优化设计[J]. 孟军和,张振,孙兴文. 红外与激光工程. 2002(01)
硕士论文
[1]小型高分辨率视频遥感相机光学系统设计[D]. 韩琳.苏州大学 2016
[2]基于光片荧光显微镜的三维单粒子追踪研究[D]. 于杰.深圳大学 2015
[3]紧凑型连续变焦红外镜头的结构设计及分析[D]. 杨亮.昆明理工大学 2013
[4]线阵型半导体激光器光束整形技术的研究[D]. 党云.哈尔滨工业大学 2013
[5]20倍数码变焦光学系统设计[D]. 张玉林.西安工业大学 2012
[6]LED微型投影光源的二次光学设计[D]. 芮大为.电子科技大学 2012
[7]8～24mm变焦目镜光学系统设计[D]. 崔占刚.长春理工大学 2012
本文编号：3361925
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