專利名稱：一種顯微超光譜成像系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超光譜成像裝置，特別是一種顯微超光譜成像系統；用于臨床診斷、新型材料分析等領域。
背景技術：
超光譜成像技術起源于20世紀70年代的多光譜遙感技術，并隨著對地遙感應用的需要而發展。研究表明，大部分的自然物質在與電磁波相互作用下，由于電子躍遷，原子、分子振動與轉動等復雜的作用，會在某些特定的波長位置形成反映物質成份和結構信息的光譜吸收和反射特征，因此可以利用這些光譜特征進行物質成分的鑒別。但是，這些光譜特征的寬度一般比較小，用傳統的多光譜遙感技術不能反映出這些細致的特征，成像光譜技術因此而被提出。成像光譜技術在對目標對象的空間特征成像的同時，對每個空間象元經過色散或分光形成幾十個乃至幾百個窄波段以進行連續的光譜覆蓋。這樣形成的遙感數據可以用“圖像立方體”來形象描述，其中兩維表征空間，另外一維表征光譜。它所獲取的地球表面圖像包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息，因而在地質、農業、植被、環境、城市、軍事、水文、大氣等方面都有良好的應用。分析化學中很早就利用光譜分析技術進行物質化學成分鑒別，但是將超光譜成像技術與顯微技術結合起來應用于生物、化學、材料等微觀領域的檢測，從圖譜結合的角度對樣本進行分析則是一個新的方法。從成像光譜技術的成像機理可以發現，將其與顯微鏡技術相結合構建顯微超光譜成像系統執行病理學分析，相對于傳統的生化方法，能夠提供更可靠的分析結果，而且可以實現生物組織細胞生理和病理變化的檢測，因此顯微超光譜成像系統在生命科學、材料等領域有著巨大的應用潛力。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種新的微觀檢測手段。該顯微超光譜成像系統能夠使用聲光調諧濾波器(Acousto Optic Tunable Filter, A0TF)或者液晶可調諧濾波器(Liquid Crystal Tunable Filter, LCTF)等作為分光單元,可以實現快速成像；成像的光譜范圍包括紫外、可見光和近紅外；一次采集即可以同時獲取樣本的顯微圖像和光譜兩方面的信息，再結合一定的智能識別分析算法，可以從形態和生化兩個方面對樣本進行分析，給出更為準確的結果。本實用新型是通過以下技術方案實現的—種顯微超光譜成像系統,該系統包括顯微鏡、物鏡、電動載物臺、多光路單兀、光束分離器、第一電荷稱合器件、第二電荷稱合器件、分光單兀、分光單兀驅動器、反射光源、透射光源、載物臺控制器、數據采集和控制單元及計算機，所述顯微鏡、反射光源、透射光源、物鏡、多光路單兀、光束分離器、第一電荷稱合器件、分光單兀、第二電荷稱合器件分別成光路連接，其中，多光路單元固定在顯微鏡的成像端口上，多光路單元的一個端口耦合有第一電荷耦合器件，另一端口耦合分光單元，分光單元的另一端耦合第二電荷耦合器件；分光單元驅動器的控制輸出端連接到分光單元的控制輸入端；分光單元驅動器的控制輸入端連接到數據采集和控制單元的控制輸出端；載物臺控制器的控制輸出端連接到電動載物臺的控制輸入端，載物臺控制器的控制輸入端連接到數據采集和控制單元的控制輸出端；數據采集和控制單元的控制輸出端連接到反射光源和透射光源的控制輸入端；數據采集和控制單元的數據采集輸入端連接到第一電荷耦合器件和第二電荷耦合器件的數據輸出端。所述的分光單元為AOTF或LCTF分光元件。所述光束分離器將成像光束分為兩部分。所述顯微鏡為普通光學顯微鏡、熒光顯微鏡或者倒置顯微鏡。所述數據采集和控制單元與計算機的連接使用RS232、USB或者RJ45。不同于普通光學顯微鏡和熒光顯微鏡，本實用新型的系統所有的光路部分元件均由能夠透過紫外和紅外的材料構成，不會由于光路元件的原因而限制系統采集數據的光譜范圍；分光單元可以是光調諧濾波器或者液晶可調諧濾波器。顯微鏡的成像端口耦合了多光路單元，多光路單元內含有光束分離器，可以對顯微鏡成像進行1/2光束分離；多光路單元的一個接口耦合彩色或者灰度CXD，用于采集普通顯微鏡圖像，另一個接口耦合分光單元，分光單元后端耦合CCD，用于采集單波段圖像；分光單元在分光單元驅動器的控制下，可以選擇不同波長的光透過；載物臺控制器可以控制電動載物臺在XYZ三個方向移動；數據采集和控制單元可以根據計算機上軟件設置控制載物臺控制器、分光單元驅動器、透射光源、反射光源工作，并可以采集兩個CXD的圖像數據并上傳給計算機。通過分光單元連續工作于不同波長，CCD進行連續的單波段圖像采集，最后即可以獲取樣本的顯微超光譜圖像數據。
圖1為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
實施例下面以圖1為實施例，說明本實用新型的結構特征，技術性能和效果。本實施例中，顯微鏡I的反射光源8、透射光源9、物鏡13、光束分離器4、第一(XD501、分光單元6、第二 (XD502分別成光路連接，其中整個系統所使用的光路元件均為能夠透過從紫外到紅外整個光譜范圍的光學器件。光源顯微鏡I的反射光源8或者透射光源9照射到電動載物臺2的樣本上，經過物鏡13成像后，進入耦合到顯微鏡I上的多光路單元3中的光束分離器4分為兩路，一路成像到耦合到多光路單元3上的(XD501，另一路經過耦合到多光路單元3上的分光單元6，成像到(XD50上。載物臺控制器10的控制端連接到電動載物臺2上,控制電動載物臺2的移動；分光單元驅動器7的控制端鏈接到分光單元6上，控制分光單元6工作于不同的波長；數據采集和控制單元11的控制端連接到反射光源8和透射光源9上，控制顯微鏡光源的工作；數據采集和控制單元11的控制端連接到分光單元驅動器7和載物臺控制器10的控制輸入端上；數據采集和控制單元11的數據輸入接口連接到第一 (XD501和第二 (XD502的數據輸出接口上，采集圖像數據。數據采集和控制單元11與計算機12連接，接收計算機上軟件的設置并將采集的圖像數據上傳到計算機。[0016]本實施例中，顯微鏡I米用Nikon80i生物顯微鏡,分光單兀6使用聲光可調濾光器。運行于計算機12上的數據采集和分析軟件主要實現以下功能系統的定標、系統數據采集參數設置、顯微超光譜數據采集、實時圖像顯示、圖像數據格式轉換、圖像配準、智能識別和分析等。本實用新型可以獲取樣本的顯微超光譜圖像數據，并對樣本從圖像和光譜兩個方面進行分析。在醫學領域，這些顯微超光譜圖像數據可以為研究疾病的發病機理、早期診斷、治療效果評價以及新藥物開發提供新思路和實驗依據。因此，顯微超光譜成像系統在生物醫學和材料等領域具有重要的實際應用價值。
權利要求1.一種顯微超光譜成像系統，其特征在于該系統包括顯微鏡(I)、物鏡(13)、電動載物臺(2)、多光路単元(3)、光束分離器(4)、第一電荷耦合器件(501)、第二電荷耦合器件(502)、分光単元(6)、分光単元驅動器(7)、反射光源(8)、透射光源(9)、載物臺控制器(10)、數據采集和控制單元(11)及計算機(12)，所述顯微鏡(I)、反射光源(8)、透射光源(9)、物鏡(13)、多光路單兀(3)、光束分離器(4)、第一電荷稱合器件(501)、分光單兀(6)、第二電荷耦合器件(502)分別成光路連接，其中，多光路単元(3)固定在顯微鏡(I)的成像端口上，多光路單兀(3)的一個端ロ稱合有第一電荷稱合器件(501),另一端ロ稱合分光單兀(6)，分光單兀(6)的另一端稱合第二電荷稱合器件(502);分光單兀驅動器(7)的控制輸出端連接到分光単元(6)的控制輸入端；分光単元驅動器(7)的控制輸入端連接到數據采集和控制單元(11)的控制輸出端；載物臺控制器(10)的控制輸出端連接到電動載物臺(2)的控制輸入端，載物臺控制器(10)的控制輸入端連接到數據采集和控制單元(11)的控制輸出端；數據采集和控制單元(11)的控制輸出端連接到反射光源(8)和透射光源(9)的控制輸入端；數據采集和控制單元(11)的數據采集輸入端連接到第一電荷耦合器件(501)和第二電荷I禹合器件(502)的數據輸出端。
2.根據權利要求1所述的顯微超光譜成像系統，其特征在于所述顯微鏡(I)為普通光學顯微鏡、突光顯微鏡或者倒置顯微鏡。
3.根據權利要求1所述的顯微超光譜成像系統，特征在于所述的分光単元(6)為AOTF或LCTF分光元件。
4.根據權利要求1所述的顯微超光譜成像系統，特征在于所述光束分離器(4)將成像光束分為兩部分。
5.根據權利要求1所述的顯微超光譜成像系統，特征在于所述數據采集和控制單元(11)與計算機(12)的連接使用RS232、USB或者RJ45。
專利摘要本實用新型公開了一種顯微超光譜成像系統，該系統包括顯微鏡、物鏡、電動載物臺、多光路單元、光束分離器、電荷耦合器件(CCD)、分光單元、分光單元驅動器、透射光源、反射光源、載物臺控制器、數據采集和控制單元、計算機。本實用新型能夠通過計算機控制分光單元改變成像光束波長并通過CCD采集圖像數據，通過連續采集獲得樣本的顯微超光譜圖像數據。
文檔編號G01N21/27GK202869652SQ201220474608
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者李慶利, 王依婷, 劉洪英 申請人:華東師范大學