用于细胞发酵罐的长工作距变焦显微系统设计

发布时间：2024-02-22 10:42

　　为了改变细胞发酵罐传统观测方式,避免在细胞发酵罐取液过程中发生污染,并且可以观察细胞整体情况与个体外表,设计了一款用于细胞发酵罐的变焦光学视频显微镜,物方视场为1.2～3.0 mm,工作距离为30 mm,物方数值孔径为0.1～0.25。光学系统采用倒置设计,经过选择初始结构与优化等步骤完成光学系统的设计,光学传递函数(MTF)在CCD截止频率处大于0.2,光学传递函数曲线接近理论衍射极限,光斑半径均小于两倍像元直径,色差得到校正小于一倍焦深。通过ZEMAX宏计算得到的凸轮曲线在变焦过程中平滑流畅。使用该光学系统观察细胞发酵罐中的癌细胞并截图,不同倍率下的细胞生长情况都可以在图片中呈现。

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【部分图文】：

图9放大倍率5倍时细胞图像

图8放大倍率2倍时细胞图像6结论

图1正组变倍正组补偿变焦运动方式

透镜之间的间距改变分为光学补偿和机械补偿，光学补偿法是通过所有移动透镜组一起作线性运动来进行变焦，但是这种系统结构一般要比机械补偿法系统长，并且随着焦距的变化，系统的像平面会发生微位移，因为整个系统要通过机械臂进行移动调试与测量，并且系统后面需接1/3英寸CCD，所以要求系统总长....

图2显微镜2～5倍系统图

对于显微光学系统来说，应进行倒置设计，以方便控制共轭距离。首先设计出一个3倍放大率的定焦系统，左面设计为两个单透镜，目的是增加优化变量；中间部分的两个胶合镜构成李斯特结构；右面部分采用具有消色差、产生负球差能力的弯月透镜。在其结构上进行2～5变倍，通过增加多重结构APER来设置在....

图3系统的MTF图

首先对系统各个倍率状态下的MTF进行分析，因为光学传递函数MTF可以全面并且定量的反应光学系统的衍射和像差所引起的综合效应[8]。MTF曲线低频看轮廓，高频看细节。显微系统为倒置设计，在考察MTF光学传递函数曲线时应在CCD截止频率上乘以相应组态放大倍率才能反映出系统成像质量。在....

本文编号：3906662