一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，屬于光學器械技術領域，應用于生物醫學、材料學、法醫學、微電子技術等領域。
【背景技術】
[0002]普通光學顯微鏡一直是人類研宄微小物體的基本工具，雖然在分辨能力和成像質量上已經達到了很高的水平，但它只能對樣本進行形態方面的觀察與分析，不能獲得與樣本物質結構和化學成分相關的進一步細節信息，已無法滿足日益發展的實際應用需求。
[0003]光譜成像技術不僅能夠獲得目標的空間信息，還能夠獲得目標每一點的光譜信息。每種物質由于結構和化學成分的不同，其發射或反射光譜會存在不同程度差異，因此，光譜成像技術可對目標進行形態和生化組分分析，該技術目前已在遙感應用領域取得了巨大成就。光譜成像技術與顯微成像技術相結合，則將光譜成像技術應用拓展到微觀領域，為觀測或研宄微小物體提供一種新的技術手段。例如，對生物組織從細胞或分子角度進行生理和病理變化分析，對片狀或顆粒藥物中有效成分及其含量分布進行檢測，對制作芯片的晶體品質檢測等。
[0004]現有顯微光譜成像系統將光譜成像儀與帶視頻接口的顯微鏡結合，常用的光譜成像儀有基于濾光片轉輪的光譜成像儀、基于狹縫色散的推掃式光譜成像儀，或基于液晶可調諧濾波器(Liquid Crystal Tunable Filter, LCTF)的光譜成像儀等。上述光譜成像儀與顯微鏡結合時都具有一定的缺陷。其中:(1)采用基于濾光片轉輪的光譜成像儀時，系統含有機械運動部件，穩定性差、體積較大，安裝在顯微鏡上會不平穩，另外還有速度較慢、功耗大、譜段數有限，且容易引入色差和圖像難以配準的問題；(2)采用基于狹縫色散的推掃式光譜成像儀時，需要對顯微鏡進行改裝，加裝高精度平移載物臺，通過平移臺的推掃獲取二維光譜圖像，這種方式的缺點是需要對顯微鏡改裝、平移臺成本較高，并且采集光譜圖像的圖像配準精度較低；(3)采用液晶可調諧濾波器的光譜成像，現有方案將液晶可調諧濾波器放置在會聚成像光路中，無法有效消除色差，圖像的配準精度較低。
[0005]經對現有技術文獻的檢索分析發現，中國專利申請號:200410017031.4，《顯微高光譜成像系統》公開的技術方案是:把顯微成像技術和高光譜成像技術相結合的一種集成系統，包括光學顯微鏡、光譜儀、面陣CCD相機以及專用數據采集與處理軟件。可提供圖譜合一微觀光譜圖像，能廣泛應用于臨床醫學、生物學、材料學、微電子學等學科領域中。該技術方案是一種推帚式的顯微高光譜成像系統，該系統利用步進電機驅動載物臺進行平動，實現物方推掃。而在實際使用過程中，這種推掃的方式帶來兩個問題:一是推掃是一種機械運動，速度比較慢，圖像采集時間較長；二是推掃運動使得操作繁瑣，可靠性不高，不利于作為通用設備使用。類似的，中國專利申請號90103416.9《掃描多光譜顯微成像方法及其裝置》同樣含有機械掃描部件。中國專利申請號:200810036683.0，《分子光譜成像儀》使用聲光調諧濾波器(Acousto Optic Tunable Filter, A0TF)或者液晶可調諧濾波器作為色散單元，避免了推掃運動，可以實現快速成像，但是，該系統是通過對光源分光實現的光譜成像，測量時會受到環境雜散光的影響，給成像質量帶來不利影響。中國專利申請號:201110079506.2，《聲光光譜成像顯微系統》公開的技術方案是:以光學顯微鏡為基礎，加入AOTF作為分光環節，將照明光分為不同波長進行掃描，實現顯微譜圖攝取。與《分子光譜成像儀》類似，也是通過對光源分光實現的光譜成像，測量時會受到環境雜散光影響，給成像質量帶來不利影響。中國專利申請號:201310200049.7，《一種基于液晶濾波器件的顯微光譜成像裝置和方法》公開了一種基于液晶濾波器件(LCTF)的顯微光譜成像裝置，其CCDJf筒、成像透鏡組件、LCTF、顯微物鏡位于同一光軸上，成像透鏡位于鏡筒內部，LCTF位于鏡筒與顯微物鏡之間，該系統的實現需對顯微鏡進行特別定制，不直接適用于市場現有各類顯微裝置。
[0006]基于上述分析，能夠設計一種可以與具有視頻接口的現有主流顯微鏡通過簡單轉接口直接連接，不再改變顯微鏡其它部件，且不會額外引入色差的光譜成像儀，將使得顯微光譜成像儀性能更加優越，是本實用新型主要解決的問題。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的是提供一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，可實現靜態畫幅式顯微光譜成像、消除色差和圖像配準偏差的問題，可通過C轉換接口與主流顯微鏡連接，不需要對顯微鏡進行修改。
[0008]為達到上述目的，本實用新型通過以下技術方案來具體實現:
[0009]一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，由C螺紋口、準直鏡、分光元件、成像鏡和面陣探測器組成，準直鏡、分光元件、成像鏡和面陣探測器的光學中心位于同一軸線上，并且與所述C螺紋口同軸設置，所述準直鏡和成像鏡分立于所述分光元件的兩側，并且對應于所述分光元件的中心呈左右對稱布置，所述C螺紋口位于所述準直鏡的左側，所述面陣探測器位于所述成像鏡的右側。
[0010]所述準直鏡和所述成像鏡的下部分別安裝在一個定位板上。
[0011]所述準直鏡與所述定位板之間采用滑動連接，使所述準直鏡相對于所述定位板之間的位置可調。
[0012]所述成像鏡與所述定位板之間采用滑動連接，使所述成像鏡相對于所述定位板之間的位置可調。
[0013]所述分光元件，采用液晶可調諧濾波器，利用電調諧方式改變透過中心波長，無需機械掃描成像，無圖像配準偏差問題。
[0014]所述的面陣探測器，光譜響應范圍覆蓋靜態光譜成像儀的工作光譜范圍，可為面陣CCD探測器或CMOS探測器。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]靜態光譜成像儀采用C螺紋口，通過C轉換接口能夠與不同類型顯微鏡連接，從而實現不同類型的顯微光譜成像系統；
[0017]光譜圖像采集過程中無任何機械運動，能夠獲取完美對準的光譜圖像；
[0018]分光元件放置在平行光路中，消除分光元件可能存在的色差影響；
[0019]分光元件置于光譜成像儀主機內部，分光作用受環境光影響小。
【附圖說明】
[0020]下面根據附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0021]圖1為本實用新型的結構圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本實施例中的一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，由C螺紋口
1、準直鏡2、分光元件3、成像鏡4和面陣探測器5組成，準直鏡2、分光元件3、成像鏡4和面陣探測器5的光學中心位于同一軸線上，并且與所述C螺紋口 I同軸設置，所述準直鏡2和成像鏡4分立于所述分光元件3的兩側，并且對應于所述分光元件3的中心呈左右對稱布置，所述C螺紋口 I位于所述準直鏡2的左側，所述面陣探測器5位于所述成像鏡4的右側。
[0023]所述準直鏡2和所述成像鏡4的下部分別安裝在一個定位板6上。
[0024]所述準直鏡2與所述定位板6之間采用滑動連接，使所述準直鏡相對于所述定位板之間的位置可調。
[0025]所述成像鏡4與所述定位板6之間采用滑動連接，使所述成像鏡相對于所述定位板之間的位置可調。
[0026]所述分光元件3，采用液晶可調諧濾波器，利用電調諧方式改變透過中心波長，無需機械掃描成像，無圖像配準偏差問題。
[0027]所述的面陣探測器5，光譜響應范圍覆蓋靜態光譜成像儀的工作光譜范圍，可為面陣CCD探測器或CMOS探測器。
[0028]本實用新型的有益效果是:
[0029]靜態光譜成像儀采用C螺紋口，通過C轉換接口能夠與不同類型顯微鏡連接，從而實現不同類型的顯微光譜成像系統；
[0030]光譜圖像采集過程中無任何機械運動，能夠獲取完美對準的光譜圖像；
[0031]分光元件放置在平行光路中，消除分光元件可能存在的色差影響；
[0032]分光元件置于靜態光譜成像儀內部，分光作用受環境光影響小。
【主權項】
1.一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，其特征在于，由C螺紋口、準直鏡、分光元件、成像鏡和面陣探測器組成，準直鏡、分光元件、成像鏡和面陣探測器的光學中心位于同一軸線上，并且與所述C螺紋口同軸設置，所述準直鏡和成像鏡分立于所述分光元件的兩側，并且對應于所述分光元件的中心呈左右對稱布置，所述C螺紋口位于所述準直鏡的左側，所述面陣探測器位于所述成像鏡的右側。
2.如權利要求1所述的一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，其特征在于，所述準直鏡和所述成像鏡的下部分別安裝在一個定位板上。
3.如權利要求2所述的一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，其特征在于，所述準直鏡與所述定位板之間采用滑動連接，使所述準直鏡相對于所述定位板之間的位置可調。
4.如權利要求2所述的一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，其特征在于，所述成像鏡與所述定位板之間采用滑動連接，使所述成像鏡相對于所述定位板之間的位置可調。
5.如權利要求1所述的一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，其特征在于，所述分光元件，采用液晶可調諧濾波器。
6.如權利要求1所述的一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，其特征在于，所述的面陣探測器，為面陣CXD探測器或CMOS探測器。
【專利摘要】一種用于顯微光譜成像的靜態光譜成像儀，由C螺紋口、準直鏡、分光元件、成像鏡和面陣探測器組成，準直鏡、分光元件、成像鏡和面陣探測器的光學中心位于同一軸線上，并且與所述C螺紋口同軸設置，所述準直鏡和成像鏡分立于所述分光元件的兩側，并且對應于所述分光元件的中心呈左右對稱布置。本實用新型的有益效果是：靜態光譜成像儀主機采用C螺紋口，通過C轉換接口能夠與不同類型顯微鏡連接，從而實現不同類型的顯微光譜成像系統；分光元件置于光譜成像儀主機內部，分光作用受環境光影響小。
【IPC分類】G01J3-28
【公開號】CN204422066
【申請號】CN201520126585
【發明人】王新全, 于翠榮, 齊敏珺, 潘冬寧, 夏瑋瑋
【申請人】青島市光電工程技術研究院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月5日