專利名稱：可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及分析科學(xué)與儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀。
一般來說，被研究的目標(biāo)(或樣品)既不是一個點物或平面物，也不是一個單色的靜物，而是一個三維立體的彩色的并隨時間而變化的運動著的物。因此，需要采集的信息分布在五維空間中，包括立體空間三維、頻域一維和時域一維。但對于一項具體應(yīng)用來說，對不同維度的分辨率要求不盡相同，對于成像光譜分析系統(tǒng)的各項指標(biāo)的要求也有高低不同的差異。因此，就出現(xiàn)了種類繁多的成像光譜系統(tǒng)，以便適應(yīng)不同的需要。
但是，上述這些系統(tǒng)共同特征是裝置龐大、復(fù)雜且價格昂貴，不能滿足各技術(shù)領(lǐng)域?qū)哂懈呖臻g分辨率和較高光譜分辨率小型化和低價位的成像光譜儀與日俱增的需要。
到目前為止，尚未見到我們在下面敘述的具有高空間分辨率和較高光譜分辨率的小型化顯微成像光譜儀系統(tǒng)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種可變干涉濾光片分光的小型顯微成像光譜儀，包括光源、分光系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，其特征在于該成像光譜儀由顯微鏡(1)、可變干涉濾光片(2)、微動平臺(3)、CCD攝像頭(4)、圖像采集卡(5)和計算機(6)六大部分構(gòu)成；其光路為光源I(7)發(fā)出的光經(jīng)反射鏡(9)和聚光鏡(10)照明載物臺(11)上的樣品；另一路，光源II(8)發(fā)出的光經(jīng)半透半反鏡(13)和顯微物鏡(10)照明載物臺(11)上的樣品，樣品的物光經(jīng)過顯微物鏡(12)、半透半反鏡(13)、45度棱鏡(14)和目鏡(16)可供人眼觀察，或通過成像物鏡(15)和可變干涉濾光片(2)成像于CCD攝像頭(4)感光面上，CCD攝像頭(4)輸出連接圖象采集卡(5)，圖象采集卡(5)連接計算機(6)；CCD攝像頭(4)輸出的圖像光電信號通過圖象采集卡(5)進入計算機(6)，計算機(6)連接微動平臺(3)控制可變干涉濾光片(2)的位置。
作為透射照明光源I(7)是以下的一種鹵鎢燈構(gòu)成的光源、帶濾光片的氙燈、氘燈、汞燈和激光作為熒光或拉曼激發(fā)光源作為反射照明光源II(8)由鹵鎢燈構(gòu)成的光源、帶濾光片的氙燈、氘燈、汞燈和激光作為熒光或拉曼激發(fā)光源。
可變干涉濾光片(2)是以下的一種由線形可變干涉濾光片、半環(huán)形可變干涉濾光片；相應(yīng)的微動平臺(3)是下面的一種由直線位移平臺、旋轉(zhuǎn)角位移平臺。
可變干涉濾光片(2)構(gòu)成是以下的一種單片構(gòu)成、雙片疊合構(gòu)成。
可變干涉濾光片(2)和CCD攝像頭(4)感光面同時位于成像物鏡(15)的成像面上將CCD攝像頭(4)后移，并在可變干涉濾光片(2)和CCD攝像頭(4)之間加置第二成像物鏡(17)，使CCD攝像頭(4)感光面位于第二成像物鏡(17)成像面上。
微動平臺(3)帶動可變干涉濾光片(2)進行步進掃描，將每步掃描得到的圖像按波長拆分成多個條形圖像，再將各步掃描所得多個圖像通過拆分所得的同一波長而不同像素的條形圖像重構(gòu)，獲得一系列不同單色的完整圖像。如圖3所示本實用新型的特點是它是具有高空間分辨率和較高光譜分辨率的小型化顯微成像光譜儀系統(tǒng)。
作為透射照明光源I(7)是以下的一種鹵鎢燈構(gòu)成的光源、帶濾光片的氙燈、氘燈、汞燈和激光作為熒光或拉曼激發(fā)光源作為反射照明光源II(8)鹵鎢燈構(gòu)成的光源、帶濾光片的氙燈、氘燈、汞燈和激光作為熒光或拉曼激發(fā)光源。
可變干涉濾光片(2)是以下的一種線形可變干涉濾光片、半環(huán)形可變干涉濾光片；相應(yīng)的微動平臺(3)是下面的一種直線位移平臺、旋轉(zhuǎn)角位移平臺。
可變干涉濾光片(2)構(gòu)成是以下的一種單片構(gòu)成、雙片疊合構(gòu)成。
可變干涉濾光片(2)和CCD攝像頭(4)感光面同時位于成像物鏡(15)的成像面上或?qū)CD攝像頭(4)后移，并在可變干涉濾光片(2)和CCD攝像頭(4)之間加置第二成像物鏡(17)，使CCD攝像頭(4)感光面位于第二成像物鏡(17)成像面上。
微動平臺(3)帶動可變干涉濾光片(2)進行步進掃描，將每步掃描得到的圖像按波長拆分成多個條形圖像，再將各步掃描所得多個圖像通過拆分所得的同一波長而不同像素的條形圖像重構(gòu)，獲得一系列不同單色的完整圖像。如圖3所示。
在成像光譜分析系統(tǒng)中，其關(guān)鍵技術(shù)問題是在將成像系統(tǒng)和分光系統(tǒng)融為一體的過程中，在要求小型化和低價位的前提條件下，同時滿足空間分辨率和光譜分辨率的較高指標(biāo)有一定的困難。為此，提出如下技術(shù)解決方案本實用新型由顯微鏡、可變干涉濾光片、微動平臺、CCD攝像頭、圖象采集卡和計算機及專用軟件系統(tǒng)等構(gòu)成。
可變干涉濾光片膜面與CCD攝像頭感光面靠得很近，而且同時近似處于載物臺上物光通過成像鏡頭后的成像面上。計算機控制微動平臺的步進電機適配器，驅(qū)動可變干涉濾光片相對CCD發(fā)生位移而進行快速掃描，由于物光所形成的像面和CCD感光面都具有有限大小尺寸，在掃描的每一步，CCD雖均得到整個景物的圖像，但CCD感光面上不同列(或行)的像元是由通過漸變干涉濾光片不同位置即不同波長的光照射的，當(dāng)可變干涉濾光片位移時，對于濾光片上每一給定波長λ0處的一狹長透過區(qū)將逐列(或行)掃過CCD感光面。若將每步掃描得到的整幅圖像按波長逐列(或行)進行拆分，最后按給定波長λ0進行重構(gòu)，將得到一系列完整的單色圖像。這樣僅通過一次掃描，就可以得到不同波長下的單色圖像。上述單色圖像的光譜分辨率決定于可變干涉濾光片的極限光譜帶寬和線色散以及CCD單一像素尺寸大小。
權(quán)利要求1.一種可變干涉濾光片分光的小型顯微成像光譜儀，包括光源、分光系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，其特征在于該成像光譜儀由顯微鏡(1)、可變干涉濾光片(2)、微動平臺(3)、CCD攝像頭(4)、圖像采集卡(5)和計算機(6)六大部分構(gòu)成；其光路為光源I(7)發(fā)出的光經(jīng)反射鏡(9)和聚光鏡(10)照明載物臺(11)上的樣品；另一路，光源II(8)發(fā)出的光經(jīng)半透半反鏡(13)和顯微物鏡(10)照明載物臺(11)上的樣品，樣品的物光經(jīng)過顯微物鏡(12)、半透半反鏡(13)、45度棱鏡(14)和目鏡(16)；通過成像物鏡(15)和可變干涉濾光片(2)成像于CCD攝像頭(4)感光面上，CCD攝像頭(4)輸出連接圖象采集卡(5)，圖象采集卡(5)連接計算機(6)；CCD攝像頭(4)輸出的圖像光電信號通過圖象采集卡(5)進入計算機(6)，計算機(6)連接微動平臺(3)控制可變干涉濾光片(2)的位置。
2.按照權(quán)利要求1所說的可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀，其特征在于作為透射照明光源I(7)是以下的一種鹵鎢燈構(gòu)成的光源、帶濾光片的氙燈、氘燈、汞燈和激光作為熒光或拉曼激發(fā)光源；作為反射照明光源II(8)是以下的一種鹵鎢燈構(gòu)成的光源、帶濾光片的氙燈、氘燈、汞燈和激光作為熒光或拉曼激發(fā)光源。
3.按照權(quán)利要求1所說的可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀，其特征在于可變干涉濾光片(2)是以下的一種線形可變干涉濾光片、半環(huán)形可變干涉濾光片；相應(yīng)的微動平臺(3)是下面的一種直線位移平臺、旋轉(zhuǎn)角位移平臺。
4.按照權(quán)利要求1所說的可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀，其特征在于可變干涉濾光片(2)構(gòu)成是以下的一種單片構(gòu)成、雙片疊合構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求1所說的可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀，其特征在于可變干涉濾光片(2)和CCD攝像頭(4)感光面同時位于成像物鏡(15)的成像面上。
6.按照權(quán)利要求1所說的可變干涉濾光片分光小型顯微成像光譜儀，其特征在于在可變干涉濾光片(2)和CCD攝像頭(4)之間加置第二成像物鏡(17)，使CCD攝像頭(4)感光面位于第二成像物鏡(17)成像面上。
專利摘要一種可變干涉濾光片分光的小型顯微成像光譜儀，該成像系統(tǒng)光譜儀由顯微鏡、可變干涉濾光片、微動平臺、CCD攝像頭、圖像采集卡和計算機六大部分構(gòu)成；其光路為光源I發(fā)出的光經(jīng)反射鏡和聚光鏡照明載物臺上的樣品；另一路，光源II發(fā)出的光經(jīng)半透半反鏡和顯微物鏡照明載物臺上的樣品，樣品的物光經(jīng)過顯微物鏡、半透半反鏡、45度棱鏡和目鏡可供人眼觀察，或通過成像物鏡和可變干涉濾光片成像于CCD攝像頭感光面上，CCD攝像頭輸出連接圖象采集卡，圖象采集卡連接計算機；該儀器裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，高空間分辨率和較高光譜分辨率的特點，已成功地應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)熒光顯微成像光譜分析。
文檔編號G01N21/63GK2591594SQ0229019
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者張存洲 申請人:天津市九維光電科技有限公司