CN101620362B - 一种小孔显微成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小孔显微成像装置，现有的显微成像装置尺寸较大，系统复杂并且调试困难。本发明包括光源、载物台、CCD传感器、成像室、滤光片、图像采集卡和三维活动支架。三维活动支架上安装有传感器架，CCD传感器设置在传感器架上，成像室为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架配合连接。CCD传感器芯片的感光面与成像室的底面位置对应。成像室的锥顶开有小孔。成像室内活动设置有滤光片，小孔所在平面、滤光片平面均与成像室底面平行。CCD传感器与图像采集卡信号连接。载物台设置在成像室的正下方，光源对应载物台设置。本发明可实现从可见到红外的宽光谱放大成像，不存在渐晕效应且具有无限景深。
Description
技术领域
本发明属于光学及光子学领域，涉及一种基于小孔和CCD的宽光谱无透镜的显微成像装置。
背景技术
从传统光路中的光阑，到小孔照相机，再到近场光学的扫描探针，小孔作为一个最简单的光学器件，在科学研究中具有广泛的应用。随着科学技术的发展，人们对小孔光传输行为也有了更加深入的认识，小孔在近场扫描显微成像技术、近场光谱学、微纳物体控制技术(如光镊、生物及药物筛选技术等)等前沿科学技术领域具有重要应用。
光谱学及光谱技术是光学和光子学的一个非常重要的分支，在科学研究、工业生产及检测中具有广泛而重要的应用。小孔和CCD器件的组合实现了无透镜的光学系统。由于光在自由空间传播，不受各种光学材料传输波长的限制，因此，该系统具有较宽的光谱应用范围、无色差及像差等失真、结构紧凑简单、成本低、波长切换方便等优点。而具有透镜的光学系统，相应的工作波长需要相应材料的透镜和镀膜，光学元件尺寸较大，系统复杂并且调试困难，对于大范围光谱测量方面的应用是非常不利的。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种结构简单的基于小孔和CCD的宽光谱无透镜的显微成像装置。
本发明的小孔显微成像装置包括光源、载物台、CCD传感器、成像室、滤光片、图像采集卡和三维活动支架。
三维活动支架上安装有传感器架，传感器架可以在三维活动支架上进行上下、前后、左右移动。CCD传感器设置在传感器架上，成像室为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架配合连接。CCD传感器芯片的感光面与成像室的底面位置对应。成像室的锥顶开有小孔，小孔的直径为0.1～0.3mm。成像室内活动设置有滤光片，小孔所在平面、滤光片平面均与成像室底面平行。CCD传感器与图像采集卡信号连接。载物台设置在成像室的正下方，光源对应载物台设置。
本发明的有益效果是：
(1)由于没有任何透镜，因此适当设计小孔及CCD参数，可实现从可见到红外的宽光谱放大成像；
(2)由于没有任何透镜，因此不存在各类像差、球差等失真，也不存在影响显微镜分辨率的渐晕效应，并且具有无限景深；
(3)滤光片及CCD传感器均可更换，可进行各类光谱的成像研究；
(4)应用范围广，可用于各类光谱成像、各类放大成像应用、各类复印及扫描装置，如在线产品检测仪等；
(5)可方便更换CCD、探测器、滤光片等主要部件，可以适合于从紫外到红外各种波段的光谱分析及测试工作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的成像装置包括光源9、载物台8、CCD传感器3、成像室4、滤光片5、图像采集卡10和三维活动支架1。
三维活动支架1上安装有传感器架2，传感器架2可以在三维活动支架1上进行上下、前后、左右移动。CCD传感器3设置在传感器架2上，成像室4为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架2配合连接。CCD传感器芯片的感光面与成像室4的底面位置对应。成像室4的锥顶开有小孔6，小孔6的直径为0.1mm。成像室4内活动设置有滤光片5，小孔6所在平面、滤光片5平面均与成像室4底面平行。CCD传感器3与图像采集卡10信号连接。载物台8设置在成像室4的正下方，光源9对应载物台8设置。
进行荧光光谱的研究时，将待测样品7放置于小孔6下端的载物台8上，其到小孔6的距离远小于小孔到CCD传感器芯片的感光面，样品被激光光源所发出的光照亮，样品在发出荧光，通过小孔入射到CCD传感器芯片的感光面上，滤光片只允许荧光通过，该荧光信号被转化为电信号，通过图像采集卡传输到计算机中，由相关的图像及信号处理软件处理，得到样品表面的荧光特性信息。
进行文字和图片扫描时，文档被白光光源照亮后通过小孔入射到CCD传感器芯片的感光面上，转换为电信号后经图像采集卡传输到计算机中处理。
Claims (1)
1.一种小孔显微成像装置，包括光源、载物台、CCD传感器、成像室、滤光片、图像采集卡和三维活动支架；三维活动支架上安装有传感器架，CCD传感器设置在传感器架上，其特征在于：成像室为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架配合连接；CCD传感器芯片的感光面与成像室的底面位置对应；成像室的锥顶开有小孔，小孔的直径为0.1～0.3mm；成像室内活动设置有滤光片，小孔所在平面、滤光片平面均与成像室底面平行；CCD传感器与图像采集卡信号连接；载物台设置在成像室的正下方，光源对应载物台设置。
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