光路转换装置及光学系统的制作方法

1.本技术涉及光学显微技术，特别是涉及光路转换装置及光学系统。


背景技术：

2.光学显微镜(optical microscope，om)是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。以生物显微镜为例，对于染色体核型分析，观察细胞中间分裂期，需要在使用低倍物镜对玻片进行全扫描，再使用高倍物镜对选择的核型进行细节观察，低倍物镜视场要比高倍大，而且被选合格的细胞中期分裂期呈分散状，因此从低倍到高倍物镜转换，中心视场定位精度很关键，定位质量差容易造成染色体拍摄缺少的现象，影响结果判断。
3.观察任何标本都必须先用低倍物镜确定要观察的目标的位置，所用的目镜放大倍数与物镜放大倍数相乘所得的积即为原物被放大的倍数；如果物像不在视野中央，要慢慢移动到视野中央，再适当进行调节。然后转换改用高倍物镜，正常情况下，当高倍物镜转正之后，在视野中央即可看到模糊的物像，然后细调对焦，即可获得清晰的物像。在换上高倍物镜观察时，视野变小、变暗，要重新调节视野亮度，可通过升高聚光器或利用凹面反光镜来增大。
4.传统的商业显微镜是多采用转盘式结构的物镜转换，转换方式分手动转换和电动转换，安排物镜数量分3孔、4孔和6孔转盘，转盘内有固定的钢珠，每个孔位对应设计凹孔，通过钢珠与凹孔的定位，确定物镜的转换定位。但其存在以下问题：物镜转换精度差，根据《jbt 7398.7-1994》国家标准中的高倍普及型显微镜，单个孔双向重复定位误差≤0.025mm；实际上往往接近0.025mm。而且转盘式结构物镜转换，通过固定的钢珠与凹孔定位，长期来回转换容易制成磨损，定位精度下降；进一步地，由于物镜的光轴与机械轴存在不平行，每支物镜的不平行度存在差异，因此物镜安装到转盘后，物镜间的中心视场定位精度也存在差异。


技术实现要素：

5.基于此，有必要提供一种光路转换装置及光学系统。
6.一种光路转换装置，其包括：物镜组件，包括第一物镜及第二物镜，所述第一物镜与所述第二物镜用于分别接收入射光线，以分别形成第一出射光线及第二出射光线；和转换组件，包括第一转换机构及第二转换机构，所述第一转换机构用于接收所述第一出射光线以形成第一反射光线，所述第二转换机构包括驱动单元及反射单元，所述驱动单元与所述反射单元连接并用于驱动所述反射单元运动至所述第一反射光线的光路上，以形成第二反射光线且使所述第二反射光线的光路与所述第二出射光线的光路重合。
7.上述光路转换装置，通过光路转换解决传统结构转换导致的精度差问题，一方面光路转换的结构设计比现在转盘式结构的可靠性高，在保证性能的前提下，满足产品的预期使用寿命；另一方面有利于实现高精度的倍数转换，精度可控制在
±
0.005mm；再一方面
有利于控制光路的一致性，解决了物镜间的不平行度的差异性，而且有利于控制物镜视场重合度；又一方面无须通过棱镜组合实现物镜的光束整合，避免出现物镜光程差问题。
8.一种光学系统，其包括照明装置、摄像装置及任一项所述的光路转换装置；所述照明装置用于向所述第一物镜及所述第二物镜发射所述入射光线；所述摄像装置设置于所述第二出射光线的光路上。
附图说明
9.图1为本技术光路转换装置一个实施例的示意图。图2为图1所示实施例的第二转换机构位置变化示意图。图3为本技术光路转换装置另一个实施例的示意图。图4为图3所示实施例的另一方向示意图。图5为图3所示实施例的另一方向示意图。图6为本技术光学系统一个实施例的示意图。图7为图6所示实施例的照明装置示意图。图8为图7所示实施例的另一方向示意图。图9为图6所示实施例的另一方向示意图。图10为图6所示实施例的另一方向示意图。图11为图6所示实施例的另一方向示意图。图12为图6所示实施例的另一方向示意图。图13为图6所示实施例的应用示意图。图14为图13所示实施例的另一方向示意图。图15为图13所示实施例的另一方向示意图。图16a及图16b分别为本技术光学系统一个实施例的物镜转换示意图。
10.图17a及图17b分别为本技术光学系统另一个实施例的物镜转换示意图。
11.附图标记：摄像结构100、转换组件200、物镜组件300、照明装置400、框架结构600、支撑平台700、载物装置800；第一转换机构210、第二转换机构220、反射空间230、物镜座310、物镜组320、光源组件410、光源导轨420、光源驱动器430、底座440；数据连接端口101、相机102、相机螺纹连接部103、减倍缩小镜104、连接件105、安装部106、透镜结构107；安装座211、第一调节螺丝212、第二调节螺丝213、反射件214；机台221、固定架222、机架223、驱动电机224、反射单元225、丝杆226、第三转换机构227、驱动单元228；第一物镜321、第二物镜322、第三物镜323；安装卡座411、安装卡槽412、集光镜组413、聚光镜组414、出光灯头415、光源驱动杆431、光源座432；入射光线500、第一出射光线511、第一反射光线512、第二反射光线513、第二出射光线520、第三出射光线531、第三反射光线532、第四反射光线533。
具体实施方式
12.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
13.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
14.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，
或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
15.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
16.为了解决光程差问题、因照明亮度衰减而产生的光源散热和结构设计问题、照明装置所占空间尺寸的问题、进样结构平台无法做到精确平行移动而导致物镜视场重合度无法控制的问题，在本技术一个实施例中，一种光路转换装置，其包括：物镜组件和转换组件，物镜组件包括第一物镜及第二物镜，第一物镜与第二物镜用于分别接收入射光线，以分别形成第一出射光线及第二出射光线；各实施例中，分别接收入射光线，是在不同时间单独地接收入射光线，不是同时接收入射光线。转换组件包括第一转换机构及第二转换机构，第一转换机构用于接收第一出射光线以形成第一反射光线，第二转换机构包括驱动单元及反射单元，驱动单元与反射单元连接并用于驱动反射单元运动至第一反射光线的光路上，以形成第二反射光线且使第二反射光线的光路与第二出射光线的光路重合。上述光路转换装置，通过光路转换解决传统结构转换导致的精度差问题，一方面光路转换的结构设计比现在转盘式结构的可靠性高，在保证性能的前提下，满足产品的预期使用寿命；另一方面有利于实现高精度的倍数转换，精度可控制在
±
0.005mm；再一方面有利于控制光路即观测方向的一致性，解决了物镜间的不平行度的差异性，而且有利于控制物镜视场重合度；又一方面无须通过棱镜组合实现物镜的光束整合，避免出现物镜光程差问题。
17.在其中一个实施例中，一种光路转换装置，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，光路转换装置包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，光路转换装置包括转换组件及物镜组件；转换组件用于控制光路，进一步地，控制光路包括保持光路不变及调整光路；物镜组件用于提供物镜以形成出射光线，通常用于提供相异倍数的物镜。进一步地，在其中一个实施例中，物镜组件用于在物镜转换中保持位置，即位置不变，本技术光路转换装置，在转换物镜时，物镜自身是不动的，物镜与筒镜间的光路为近乎理想的平行光线，因此物镜的齐焦距离受到严格控制；由于变化的是反射镜，且未通过棱镜组合实现光束组合，因此避免了光程差问题。
18.为了便于转换物镜，在其中一个实施例中，物镜组件包括第一物镜及第二物镜，第一物镜与第二物镜用于分别接收入射光线，以分别形成第一出射光线及第二出射光线；进一步地，在其中一个实施例中，物镜组件中的各物镜，包括第一物镜及第二物镜，其光轴相互平行；即第一出射光线及第二出射光线相平行。进一步地，在其中一个实施例中，物镜组件还包括第三物镜，第三物镜用于接收入射光线，以形成第三出射光线。进一步地，在其中一个实施例中，第二出射光线的方向与观测方向相重合。这样的设计，有利于实现高精度的倍数转换，精度可控制在
±
0.005mm，且有利于控制光路的一致性，解决了物镜间的不平行度的差异性，从而有利于控制物镜视场重合度。
19.为了在物镜转换中实现物镜位置保持不变，在其中一个实施例中，转换组件包括
第一转换机构及第二转换机构，第一转换机构用于接收第一出射光线以形成第一反射光线，第二转换机构包括驱动单元及反射单元，驱动单元与反射单元连接并用于驱动反射单元运动至第一反射光线的光路上，以形成第二反射光线且使第二反射光线的光路与第二出射光线的光路重合。进一步地，在其中一个实施例中，转换组件于第一转换机构及第二转换机构之间设置有反射空间，第一反射光线的光路处于反射空间中。各实施例中，第一转换机构及第二转换机构中均设有全反射镜，即第一转换机构的反射件及第二转换机构的反射单元均设有全反射镜；在其中一个实施例中，第一转换机构及第二转换机构均设有全反射棱镜；在其中一个实施例中，第一转换机构及第二转换机构均设有直角棱镜；这样的设计，一方面采用全反射棱镜有利于规范反射方向，有利于减少光路对准的调节；随着产品的多次使用，光路对准的调节有时候是必不可少的，因此需要考虑有效且高效的调节；另一方面光路转换时物镜保持不动，通过光路转换解决结构转换精度差的问题；再一方面光路转换的结构设计比现在转盘式物镜组件的可靠性高，在保证性能的前提下，满足产品的预期使用寿命。
20.在其中一个实施例中，驱动电机的数量为一个，在其中一个实施例中，反射单元的运动方向垂直于第一反射光线及第二出射光线。进一步地，在其中一个实施例中，反射单元的运动方向垂直于第一反射光线及第二出射光线，以使反射单元具有线性反射范围，且于线性反射范围内任一位置处，第二反射光线的光路均与第二出射光线的光路重合。这是一个极佳的技术方案，由于反射单元的运动方向垂直于第一反射光线及第二出射光线，在反射单元的运动过程中，只需其进入反射位置，即进入第一反射光线的光路上，由于反射角度恒定，因此反射位置亦即反射方向保持恒定，这样就可以形成光路与第二出射光线的光路相重合的第二反射光线，基本上除非设备老化或者故障否则无需额外调整，极大提升了光路转换装置的光路转换效率，避免了重复调整反射方向的技术问题，降低了人工干预的工作量，有利于快速定位及进一步实现自动化检测。
21.为了实现在物镜不动的情况下达成物镜转换使用的效果，在其中一个实施例中，第二转换机构还包括固定架，驱动单元包括驱动电机和丝杆，驱动电机安装于固定架上，反射单元安装于丝杆上，驱动电机驱动丝杆运动带动反射单元沿丝杆运动，丝杆的延伸方向垂直于第一反射光线及第二出射光线。亦即，驱动电机用于根据物镜选用需求调整反射单元与第一反射光线的光路的相对位置，以控制反射单元的反射光路，在其中一个实施例中，驱动电机用于根据物镜选用需求沿一个方向调整反射单元与第一反射光线的相对位置。在其中一个实施例中，驱动电机为步进电机或直线电机。这样的设计，有利于准确控制反射单元的位置，光路转换的结构设计比现在转盘式结构的可靠性高，在保证性能的前提下，满足产品的预期使用寿命。
22.为了便于控制反射角度，以使光路准确地经过反射后进入观测方向，在其中一个实施例中，第一转换机构包括安装座、反射件及调节件，调节件分别连接安装座与反射件，调节件用于调节反射件相对于第一出射光线的倾斜角度。为了调整反射件的反射角度，以准确控制反射光路，进一步地，在其中一个实施例中，调节件包括两个调节螺丝，两个调节螺丝间隔设置，且分别安装于安装座上，用于调整反射件的反射角度。或者，调节件包括不在同一直线上的三个调节螺丝。这样的设计，一方面有利于微调光路，使其准确地经过反射后进入观测方向；另一方面通过调节反射镜角度，低倍物镜匹配高倍物镜，有利于解决物镜
间的不平行度的差异性。
23.在其中一个实施例中，物镜组件还包括至少一第三物镜，第三物镜用于接收入射光线以形成第三出射光线，第一转换机构还用于移动至第三出射光线的光路上以形成第三反射光线，驱动单元还用于驱动反射单元运动至第三反射光线的光路上，以形成第四反射光线，且使第四反射光线的光路与第二出射光线的光路重合。第三物镜的数量可以为一个、二个或更多，亦即可以有多个第三物镜，但只有一个第一转换机构，这个第一转换机构可以动，以使源于第三物镜的第三出射光线经过第一转换机构的反射后形成方向受控的第三反射光线，然后由第二转换机构的反射单元对应反射形成与第二出射光线的光路重合的第四反射光线，这样就可以在同一观测位置获得不同物镜的成像效果，在物镜不动的前提下达到了物镜转换的目的。
24.在其中一个实施例中，物镜组件还包括第三物镜，第三物镜用于接收入射光线以形成第三出射光线，转换组件还包括第三转换机构，第三转换机构用于接收第三出射光线以形成第三反射光线，驱动单元还用于驱动反射单元运动至第三反射光线的光路上，以形成第四反射光线，且使第四反射光线的光路与第二出射光线的光路重合。当采用第二物镜成像时，第二物镜不动，入射光线照射待检测样本后经过第二物镜形成第二出射光线，然后转换采用第一物镜成像时，第一物镜不动，移动入射光线及待检测样本，入射光线照射待检测样本后经过第一物镜形成第一出射光线，第一转换机构接收第一出射光线以形成第一反射光线，驱动单元驱动反射单元运动至第一反射光线的光路上，以形成第二反射光线且使第二反射光线的光路与第二出射光线的光路重合。这种情况下，当采用第三物镜成像时，第一转换机构可以是不动的；必要时，为了避免挡住第三反射光线的光路，第一转换机构也可以是可动的，在其中一个实施例中，光路转换装置还包括转换驱动组件，转换驱动组件与第一转换机构连接，并用于驱动第一转换机构运动以使得第一转换机构远离第三反射光线的光路。进一步地，在其中一个实施例中，转换驱动组件包括电机及连杆，电机通过连杆与第一转换机构连接；或者，转换驱动组件包括框架装置及固定于框架装置上的步进电机，步进电机通过连杆与第一转换机构连接，用于按预定距离每次带动第一转换机构远离第三反射光线的光路或者靠近第三反射光线的光路。对于第一转换机构不动的实施例，为了尽量利用光路减少调节，进一步地，在其中一个实施例中，物镜组中，物镜的数量比第一转换机构的数量多一个，其中一个物镜的光轴用于与观测方向相重合，其余物镜的位置一一对应于第一转换机构。这样的设计，光轴与观测方向相重合的物镜，在使用时无需采用第一转换机构；其他物镜则分别对应一第一转换机构，在使用时直接由所对应的第一转换机构调节第一反射光线，以使第二反射光线方向与目标物镜的光轴相重合。
25.为了适用于更多物镜的物镜组件中，在其中一个实施例中，第三物镜的数量为至少二个，第三转换机构的数量为至少二个，且各第三物镜与各第三转换机构一一对应设置。对于存在第三物镜且第一转换机构不可动的实施例，为了对应多个物镜以实现两个方向控制反射单元的位置。在其中一个实施例中，驱动电机的数量为二个，且二个驱动电机用于根据物镜选用需求沿两个方向调整反射单元与光路的相对位置。进一步地，二个驱动电机的驱动方向相互垂直。在其中一个实施例中，第一转换机构的数量为至少二个，且各个第一转换机构中的反射件相互间隔以使其互不遮挡；物镜组中，物镜的数量比第一转换机构的数量多一个，其中一个物镜的光轴用于与观测方向相重合，其余物镜的位置一一对应于第一
转换机构的反射件。这样的设计，有利于实现多个物镜的准确切换。
26.在其中一个实施例中，一种光路转换装置如图1和图2所示，其包括转换组件200及物镜组件300；物镜组件300包括物镜座310及安装于物镜座310上的物镜组320，物镜组320包括第一物镜321及第二物镜322，请一并参阅图2，第一物镜321与第二物镜322用于分别接收入射光线500，以分别形成第一出射光线511及第二出射光线520；其中，第一出射光线511的方向及第二出射光线520的方向分别与入射光线500的方向一致。转换组件200包括第一转换机构210及第二转换机构220，且于第一转换机构210及第二转换机构220之间设置有反射空间230；第二转换机构220用于形成第二反射光线513，且使第二反射光线513的光路与第二出射光线520的光路重合，第二转换机构220根据物镜选用需求调整位置，以控制是否需要改变光路；第一转换机构210用于接收第一出射光线511以形成第一反射光线512，必要时可通过调整反射角度以控制第一反射光线512的细微方向使其准确地对应第一出射光线511及第二转换机构220；第二转换机构220包括驱动单元228及反射单元225，驱动单元228与反射单元225连接并用于驱动反射单元225运动至第一反射光线512的光路上，以形成第二反射光线513且使第二反射光线513的光路与第二出射光线520的光路重合。本实施例中，物镜组320包括二个物镜，各物镜的光轴可平行设置。图1所示实施例中，第二转换机构220配合第一转换机构210共同改变了第一出射光线511的方向。如图2所示，第二转换机构220的位置进行了调整，以保持第二出射光线520的方向不变，使得图1所示的第二反射光线513的光路与图2所示的第二出射光线520的光路重合，以便于观察或检测。本实施例中，第一转换机构210及第二转换机构220均设有直角棱镜。
27.进一步地，在其中一个实施例中，光路转换装置还包括摄像结构及框架结构，摄像结构固定于框架结构上，转换组件位于摄像结构与物镜组件之间，且摄像结构位于第二出射光线的光路上，用于获取待测样品的放大图像；在其中一个实施例中，摄像结构设有适配镜。进一步地，在其中一个实施例中，第一转换机构固定于框架结构上。可以理解的是，摄像结构可以替换为目镜结构，以便于观察。进一步地，在其中一个实施例中，光路转换装置还包括连接摄像结构的控制装置，控制装置用于通过摄像结构监测观察视野的状态且控制摄像结构进行自动摄像。进一步地，在其中一个实施例中，摄像结构包括相机及其数据连接端口、减倍缩小镜、连接件、安装部及透镜结构，相机通过其中的相机螺纹连接部连接减倍缩小镜，减倍缩小镜通过连接件连接透镜结构，透镜结构包括透镜及其安装座，连接件外套置有安装部，摄像结构通过安装部固定于外部例如固定于框架结构上。
28.在其中一个实施例中，一种光路转换装置如图3所示，与图1所示实施例不同的是，本实施例的光路转换装置还包括摄像结构100及框架结构600，摄像结构100固定于框架结构600上，转换组件200位于摄像结构100与物镜组件300之间，且摄像结构100位于第二出射光线的光路上。
29.请一并参阅图4及图5，第一转换机构210设有安装座211、第一调节螺丝212、第二调节螺丝213及反射件214；反射件214通过第一调节螺丝212及第二调节螺丝213设置于安装座211上，且反射件214分别通过第一调节螺丝212及第二调节螺丝213调整其反射角度。第二转换机构220设有机台221、固定架222、驱动电机224、反射单元225及丝杆226；驱动电机224设置于固定架222上，固定架222设置于机台221上，且驱动电机224与反射单元225通过丝杆226驱动连接，驱动电机224用于根据物镜选用需求调整反射单元225与光路的相对
位置，以控制第二出射光线的光路。在其中一个实施例中，驱动电机224用于根据物镜选用需求沿一个方向调整反射单元225与光路的相对位置。物镜组320设有安装于物镜座310上的第一物镜321及第二物镜322，且第一物镜321及第二物镜322的光轴平行设置。
30.在一个实施例中，一种光学系统，其包括任一实施例光路转换装置。在其中一个实施例中，一种光学系统，其包括照明装置、摄像装置及任一项的光路转换装置；照明装置用于向第一物镜及第二物镜发射入射光线；摄像装置设置于第二出射光线的光路上。在其中一个实施例中，照明装置包括光源和移动组件，移动组件带动光源移动，光源用于形成入射光线。在其中一个实施例中，照明装置的聚光出射方向与各物镜的光轴平行设置，且照明装置朝向物镜组可平移设置以使照明装置的聚光出射方向与所选用物镜的光轴相重合。可以理解的是，物镜的光轴通常是一条直线，而照明装置的聚光出射方向通常是一个光束范围，本技术各实施例中，只需光轴的直线位于该光束范围即可为相重合。进一步地，在其中一个实施例中，光源为光源组件，移动组件包括光源导轨、光源驱动器及底座；即照明装置包括光源组件、光源导轨、光源驱动器及底座，光源驱动器及光源导轨设置于底座上，光源组件设置于光源导轨上，光源驱动器与光源组件驱动连接，光源驱动器用于驱动光源组件于光源导轨上滑动，以使光源组件的聚光出射方向与所选用物镜的光轴相重合。
31.在其中一个实施例中，一种光路转换装置如图6所示，与图1所示实施例不同的是，本实施例的光路转换装置还包括摄像结构100及照明装置400，由于具有摄像结构及照明装置，因此本实施例的光路转换装置亦可称为光学系统，即具有光路转换装置的光学系统，即，一种光学系统如图6所示，与图3所示实施例不同的是，本实施例的光学系统不包括框架结构600，而多了照明装置400，第二转换机构220还设有机架223，反射单元225设置于机架223上，且驱动电机224通过丝杆226与机架223驱动连接且带动反射单元225。本实施例中，摄像结构100包括相机102及其数据连接端口101、减倍缩小镜104、连接件105、安装部106及透镜结构107，相机102通过其中的相机螺纹连接部103连接减倍缩小镜104，减倍缩小镜104通过连接件105连接透镜结构107，透镜结构107包括透镜及其固定座，连接件105外套置有安装部106，摄像结构100通过安装部106固定于外部例如固定于框架结构600上。照明装置400包括光源组件410、光源导轨420、光源驱动器430及底座440，光源驱动器430及光源导轨420设置于底座440上，光源组件410滑动设置于光源导轨420上，光源组件410用于提供入射光线500，光源驱动器430与光源组件410驱动连接，光源驱动器430用于驱动光源组件410于光源导轨420上滑动，以使光源组件410的聚光出射方向与所选用物镜的光轴相重合。
32.在其中一个实施例中，照明装置如图7及图8所示，照明装置还在光源组件410上套设有安装卡座411，安装卡座411开设有安装卡槽412，用于安装固定光源组件410端部的聚光镜组；照明装置还设有光源座432，光源组件410固定于光源座432上且与光源导轨420滑动连接，光源驱动器430的光源驱动杆431连接光源座432，且通过光源驱动杆431驱动光源座432以带动光源组件410在光源导轨420上滑动。
33.在其中一个实施例中，一种光学系统如图9所示，与图6所示实施例不同的是，本实施例的光学系统还包括支撑平台700，请一并参阅图10、图11及图12，框架结构600固定于支撑平台700上。
34.在其中一个实施例中，光学系统还包括载物装置，载物装置包括载物台及动力单元，载物台设置于入射光线的光路上并用于承载待检测样本，动力单元与载物台连接，动力
单元用于驱动载物台运动以将待检测样本运动至第一物镜和第二物镜的观察视野中。
35.在其中一个实施例中，一种光学系统如图13所示，与图9所示实施例不同的是，本实施例的光学系统还包括载物装置800，请一并参阅图14及图15，载物装置800作为样品平台，载物装置800上顺序设有多个待测样品，在实际使用中，采用自动控制进样，自动控制切换物镜，自动摄像，最后还可以配合判断模块实现自动判断，从而完成样品的自动化检测。
36.在其中一个实施例中，一种光学系统的物镜切换如图16a及图16b所示，照明装置还具有出光灯头415、集光镜组413及聚光镜组414，出光灯头415发出的光线通常较为分散，经过集光镜组413及聚光镜组414进行集聚后形成入射光线500如图16a所示，进入第二物镜322，通过透镜结构107后形成第二出射光线520，然后成像于相机102；此时第二物镜322的光轴与聚光镜组414的聚光出射方向相重合，第一转换机构210的反射件214及第二转换机构220的反射单元225均不改变第二出射光线520的方向；本实施例中，物镜组320中，物镜的数量比第一转换机构210的数量多一个，且第二物镜322的光轴用于与观测方向相重合，第一物镜321的位置对应于第一转换机构210。在转换物镜时，如图16b所示，物镜不动，相机102亦不动，调整照明装置的光源组件位置以实现调整出光灯头415的位置，此时第一物镜321的光轴与聚光镜组414的聚光出射方向相重合即与入射光线500相重合，第一物镜321接收入射光线500形成第一出射光线511，反射件214反射第一出射光线511形成第一反射光线512，反射单元225反射第一反射光线512形成第二反射光线513且使第二反射光线513的光路与第二出射光线520的光路重合，而相机102及透镜结构107的位置保持不变，即观测位置保持不变，亦即出光成像的位置保持不变，同时第一物镜321及第二物镜322的位置也保持不变，仅仅是第二转换机构220的反射单元225的位置发生了变化，以控制第二反射光线513的光路与第二出射光线520的光路重合，从而在上述诸项位置保持不变的前提下，达到了物镜切换的效果。且第一转换机构的反射件214的角度可以微调，以确保光路进入透镜结构107及相机102的准确性。
37.在其中一个实施例中，一种光学系统的物镜切换如图17a及图17b所示，与图16a及图16b所示实施例不同的是，本实施例的光学系统的物镜组还包括第三物镜323，即物镜组件包括三个物镜，分别为第一物镜321、第二物镜322及第三物镜323，同样地，第三物镜323用于接收入射光线500以形成第三出射光线531，转换组件还包括第三转换机构227，其中第二物镜322的光轴用于与观测方向相重合，第一物镜321及第三物镜323的位置分别对应反射件214及第三转换机构227；第三转换机构227用于接收第三出射光线531以形成第三反射光线532，驱动单元228还用于驱动反射单元225运动至第三反射光线532的光路上，以形成第四反射光线533，且使第四反射光线533的光路与第二出射光线520的光路重合，同样地，第一物镜321、第二物镜322、第三物镜323、相机102及透镜结构107的位置均保持不变，仅仅是入射光线500及反射单元225的位置发生了变化。本实施例中，驱动电机的数量为二个，且二个驱动电机用于根据物镜选用需求沿两个方向调整反射单元225与光路的相对位置，以分别对应反射件214及第三转换机构227。第一转换机构210及第三转换机构227相互间隔以使其互不遮挡。在另一实施例中，第一转换机构210还包括转换驱动组件，转换驱动组件可以为丝杆电机或直线步进电机等，第一转换机构210和第三转换机构227可位于同一平面上，在需对第三出射光线531进行反射以形成第三反射光线532时，转换驱动组件运动以使得第一转换机构210远离第三反射光线532的光路，因此即使第一转换机构210和第三转换
机构227位于同一平面上，转换驱动组件也可使得第一转换机构210不会构成对第三反射光线532的遮挡。进一步地，在其中一个实施例中，物镜组中的各物镜的光轴平行设置且位于同一平面上。
38.如图17a所示，照明装置的出光灯头415发出的光线方向范围通常比较大，较为分散，经过集光镜组413及聚光镜组414进行集聚后形成入射光线500，进入第一物镜321后形成第一出射光线511，此时第一物镜321的光轴与聚光镜组414的聚光出射方向相重合，第一出射光线511经过第一转换机构的反射件214反射后形成第一反射光线512，再通过第二转换机构的反射单元225反射后形成第二反射光线513且进入透镜结构107及相机102，最后成像于相机102；在转换物镜时，如图17b所示，调整照明装置的光源组件位置即调整出光灯头415的位置，此时第三物镜323的光轴与聚光镜组414的聚光出射方向相重合，使入射光线500进入第三物镜323后形成第三出射光线531，第三出射光线531经第三转换机构227反射后形成第三反射光线532，再经反射单元225反射后形成第四反射光线533，最后成像于相机102；此过程中相机102及透镜结构107的位置保持不变，即观测位置保持不变，同时第一物镜321、第二物镜322及第三物镜323的位置也保持不变，仅仅是出光灯头415及反射单元225的位置发生了变化，以控制第二出射光线520的光路，在上述诸项位置保持不变的前提下，达到了物镜切换的效果。第三转换机构227的反射角度可以微调，以确保光路进入透镜结构107及相机102的准确性。
39.请一并参阅图6、图13、图16a、图16b、图17a及图17b，在其中一个实施例中，整个显微镜成像光学系统包括摄像结构100、转换组件200、物镜组件300、照明装置400及载物装置800；其中照明装置包括具有出光灯头415的led光源、集光镜组413和聚光镜组414，集光镜组413包括2片透镜例如平凸透镜和双凸透镜，图示集光镜组413是实施案例不排除其他光学结构，下同；聚光镜组414包括2片透镜例如双凸透镜和超球面平凸透镜，载物装置包括载玻片、样品和盖玻片等，载物装置可固定在xy平台例如手动xy平台或电动xy平台；或者载物装置可包括xy平台；物镜组件包括物镜、筒镜和适配镜等，例如图示实施案例为10x和100x物镜，配设0.5x的适配镜，亦不排除其他的倍数的物镜和适配镜的组合；转换组件包括第一转换机构及第二转换机构。
40.本实施例中，请继续参阅图16b，采用第一物镜321例如10x物镜观察时，led灯的出光灯头415的光线经过集光镜组413进行收集，这是由于一般led灯的发光角度较大，需要将光线收集，然后再经过聚光镜组414会聚到样品表面，照亮样品。10x物镜成像光线经过物镜光路后，通过第一转换机构210的反射件214，将光线90度反射到第二转换机构220的反射单元225，此时反射单元225是移动到光路中，经光学第二次90度反射后依次进入筒镜、0.5x适配镜和相机，其中适配镜功能是将成像视场尺寸缩小匹配相机芯片靶面尺寸。照明装置400的led灯可以有至少2种情况：
①
每个倍数的物镜下方均对应有一个led灯，在低倍物镜工作时，控制第一个led灯开启；切换到高倍镜时，控制第一个led灯关闭，控制第二个led灯开启，其余实施例以此类推，不做赘述；
②
一个led灯，随着照明装置而运动，对led灯的亮度调整适配物镜。从散热及节能角度，优选后者。
41.请继续参阅图16a，切换到第二物镜322例如100x物镜观察时，反射单元225移出光路系统，同时照明装置移动到100x物镜光轴下方，样品通过xy平台移动到100x观察视野下，即可实现物镜位置不变状态下的物镜切换。第一转换机构210的反射件214通过调整反射角
度以控制第二出射光线的光路，可达到10x物镜光轴与100x光轴平行，并且可匹配不同物镜的光轴平行度。
42.亦即，本技术是通过反射镜组件，包括第一转换机构及第二转换机构，在光路系统中切换的方式，实现物镜倍数的选择，其中反射镜例如棱镜的切换可通过直线运动机构实现，而且对直线运动的精度没有要求，只需要棱镜反射区域能满足有效反射区域即可，具有实现简单、精度高、使用寿命长的优点。例如移动棱镜的直线运动机构，可选择丝杆配步进电机或直线电机方式，这些运动方式能承受更强的工作强度，在棱镜切换的低工作强度的应用场景，按最大日测试量计算，寿命可达5年以上，远远超过传统预期使用有效期，因此运动机构的磨损对精度的影响可降到很低。
43.需要说明的是，本技术的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的光路转换装置及光学系统。
44.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。且以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。