CN114609099A - 一种水下原位荧光成像探测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下原位荧光成像探测仪，由耐压外壳、扫描光学探测系统和供电与数据传输系统组成；耐压外壳上设有的两个通孔内分别安装有柱面透镜和收集透镜；扫描光学探测系统由激发光源组件、扫描组件和成像探测组件组成；激发光源组件由激发光源、激发滤光片、准直透镜和柱面透镜组成；激发光源和柱面透镜分别放置在准直透镜两个焦点上，使激发光源组件产生线型激发光束；扫描组件控制激发光源组件沿固定轴线旋转，进行扇形扫描，使激发光源组件产生的线型激发光束扫描为面；成像探测组件由收集透镜、快门、发射滤光片和检测CMOS组成，快门放置在收集透镜的焦点处，检测CMOS与快门之间设有距离，使入射的荧光信号尽可能多的覆盖检测CMOS的感光芯片。

Description

一种水下原位荧光成像探测仪

技术领域

本发明涉及光学成像探测技术领域，具体而言，尤其涉及一种水下原位荧光成像探测仪。

背景技术

荧光现象是指荧光物质在吸收特定波长激发光的能量后发射出特定波长光的现象。普通的荧光强度检测技术是通过光源与单色器产生特定波长激发光，照射到样品上激发荧光物质产生荧光，在垂直方向上进行荧光测量，这样得到的是样品整体的荧光信号，无法对样品的荧光信息进行空间上的分辨。荧光成像的理论基础是荧光物质被激发后所发射的荧光信号强度在一定范围内与荧光素的量成线性关系。荧光成像系统包括荧光信号激发系统(激发光源、光路传输组件)、荧光信号收集组件、信号检测以及放大系统(CCD、PMT)。荧光成像技术能够分辨样品各个位置不同的荧光信号，同时得到样品整体与各个位置的荧光强度和图像信号，大大丰富了得到的荧光信息。荧光成像技术已经在生物领域、医学领域得到了广泛的应用。随着科学技术的发展，海洋资源受到越来越多的关注，荧光成像技术作为一种能够原位探测的技术，也在海洋探测领域崭露头角。

荧光成像技术能够原位探测海洋环境，实现在进行一次海洋考察活动的同时直接观察到海洋环境的荧光信息，从而开展有针对性的采样、研究与探测，大大节省了人力物力，在海洋生物探测、海洋流场探测、海洋石油勘探等方面有很强的应用前景。现有水下荧光成像仪器专利与文献信息较少：WO2016093498A1为一种采用紫外灯为激发光源的水中石油类荧光成像仪，用CCD原位成像被激发出荧光的水中油滴，US20150078736A1为一种以紫外LED为光源的水下成像装置，图像采集系统与光源同侧，可潜入水下对低能见度水域进行荧光成像，CN209706957U为一种拖曳式水下荧光光谱成像仪，以LED阵列为光源，每个光源加装聚光罩以获得更聚焦的出射光，这些研究的光源与检测器位置固定，不具有本发明的激发光源扩束后扫描成像模式；Sitter(2001)报道了使用Nd:YAG激光器作为激发光源，经过扩束镜扩束，以CCD作为检测器，通过设计的分光结构可以同时进行三个波长成像的水下荧光成像技术，是与本发明最接近的研究，其与本发明的区别在于，本发明可搭配扫描组件进行横向扫描，将线图像扫描为面图像，相比于直接扩束发散式面成像，分辨率大幅度提高。从现有水下荧光成像技术专利与论文来看，均未采用本发明所述的横扫描成像法，且其单位水体积光辐射强度低、大大降低了探测距离与成像分辨率。

水下荧光成像探测仪绝不仅仅是将实验室类似仪器简单的增加耐压外壳就能做好的。它需要综合考虑仪器的微型化、低功耗、耐压、抗振、防潮等工程化问题，同时还要使仪器的分析检测性能与实验室仪器相当，这是非常困难的，也是和实验室仪器有本质区别的。另外，目前报道的水下荧光成像探测装备的工作深度也只有十几米，暂未发现工作在深海(海平面1000m以下)的类似装备报道。由于深海与近海环境差异巨大(温度、压力、洋流、自然光等)，在深海环境中对仪器的设计上也会有更高的要求。深海探测要考虑更多的仪器微型化、低功耗、抗振和抗冲击。

发明内容

根据上述提出的现有荧光成像技术研究的光源与检测器位置固定，不具有激发光源扩束后扫描成像模式；单位水体积光辐射强度低、大大降低了探测距离与成像分辨率的技术问题，而提供一种水下原位荧光成像探测仪。本发明主要利用发光二极管或者激光二极管为激发光源，设计整形光路，使激发光源组件输出线型激发光束，并结合扫描组件，将线型激发光束横向扫描为面，大幅度提高了单位水体积光辐射强度，进而获得了高探测距离、探测灵敏度和探测分辨率；采用国产优质背光科学级CMOS器件，结合信号增强电路，提高弱光检测能力，满足受光饱和后快速回复的要求，并降低了成本；利用信号处理算法与硬件滤波，实现明场荧光成像与荧光成像数据处理；成像探测仪封装经过设计后，出光柱面透镜和收集透镜直接和海水接触，避免了增加空气腔导致的光的折射。

本发明采用的技术手段如下：

一种水下原位荧光成像探测仪，由耐压外壳、扫描光学探测系统和供电与数据传输系统组成，所述供电与数据传输系统设置在所述耐压外壳内，为整个成像探测仪供电，并将所述扫描光学探测系统采集的数据实时输出；

所述耐压外壳为圆柱形结构，其前端盖上设有两个通孔，两个所述通孔内分别安装有柱面透镜和收集透镜，分别用来传输激发光和收集荧光；所述耐压外壳为全密封壳体结构，其前端盖和后端盖上均设有密封结构；

所述扫描光学探测系统置于所述耐压外壳内部，由激发光源组件、扫描组件和成像探测组件组成；

所述激发光源组件由同轴且依次间隔设置的激发光源、激发滤光片、准直透镜和柱面透镜组成；所述激发光源放置在所述准直透镜的焦点上，所述柱面透镜放置在所述准直透镜的另一个焦点上，使得所述激发光源组件产生线型激发光束；

所述扫描组件与所述激发光源组件相连，控制所述激发光源组件沿固定的轴线旋转，进行扇形扫描，使所述激发光源组件产生的线型激发光束扫描为面；

所述成像探测组件由同轴且依次间隔设置的收集透镜、快门、发射滤光片和检测CMOS组成，所述快门放置在所述收集透镜的焦点处，所述检测CMOS与所述快门之间设有距离，使得入射的荧光信号尽可能多的覆盖所述检测CMOS的感光芯片。

进一步地，所述激发光源为激光二极管或发光二极管。

进一步地，所述激发光源为激光二极管时，在所述激光二极管与所述激发滤光片之间加装偏振片作为起偏器，在所述发射滤光片和所述检测CMOS之间加装偏振片作为检偏器，所述检偏器的偏振方向与所述起偏器的偏振方向相垂直。

进一步地，所述激光二极管的波长在365-630nm之间。

进一步地，所述发光二极管的中心波长在365-630nm之间，发散角为5-60°，功耗为0.05-2W。

进一步地，所述激发滤光片为带通滤光片，光学密度OD＞5；

所述准直透镜为球面或非球面透镜，焦距为3-15mm；

所述柱面透镜的焦距为5-25mm。

进一步地，所述扫描组件由步进电机和传动齿轮组成；扫描时间为1-10s，扫描角度为0-30°。

进一步地，所述收集透镜的直径为10-25mm、焦距为10-25mm、数值孔径为0.25-0.8；

所述快门的狭缝宽度为10-100μm，快门时间为1-10ms；

所述发射滤光片为带通滤光片，OD＞5；

所述检测CMOS为高灵敏度科学级CMOS，像素个数为256(H)×256(V)-2048(H)×2048(V)。

进一步地，所述耐压外壳为钛合金材料，经密封后，整机耐压为20-59MPa，耐受最大水深为4500m；所述柱面透镜和所述收集透镜分别嵌入所述耐压外壳前端盖的两个所述通孔中与海水直接接触，并设置密封结构使所述柱面透镜和所述收集透镜均与所述耐压外壳密封连接。

进一步地，所述供电与数据传输的供电方式为外接线缆供电或自带电池供电；线缆式工作时，所述耐压外壳的后端盖上设有水密接头，所述水密接头后端连接线缆；自容式工作时，自带有电池。

本发明的工作原理：本发明通过横向扫描出射的线型光束激发水下在特定波段能够产生荧光的物质，收集这些物质发出的荧光，并通过CMOS对收集的荧光进行成像，从而实现水下原位荧光成像。所述激发光源组件能够出射特定波段线型光束，所述扫描组件能够移动所述激发光源组件实现线型光束的横向扫描，所述成像探测组件能够收集环境发射的荧光并通过CMOS实现成像。所述供电与数据传输系统为整机供电，驱动扫描组件，采集CMOS信号，实现信号的传输或存储。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的水下原位荧光成像探测仪，其扫描光学探测系统采用柱面透镜将激发光源出射光束整形为线型，大大提高了单位水体积光辐射强度，进而提高了探测灵敏度、探测距离和探测分辨率。

2、本发明提供的水下原位荧光成像探测仪，搭配扫描组件进行横向扫描，将线图像扫描为面图像，相比于直接扩束发散式面成像，分辨率大幅度提高。

3、本发明提供的水下原位荧光成像探测仪，其成像探测组件采用国产科学级CMOS器件加光感度增强技术，使得综合光感灵敏度与进口EMCCD器件接近，进一步实现了光照饱和后迅速恢复；同时采用现有硬件滤波系统与信号处理算法，实现在明场条件下的水下荧光成像探测。

4、本发明提供的水下原位荧光成像探测仪，激发光源为激光二极管时，增加偏振技术，在激光器和CMOS探测器前分别增加起偏器和检偏器，二者的偏振方向互相垂直，大大抑制水对激发光的后向散射，提高信噪比。

5、本发明提供的水下原位荧光成像探测仪，具有体积小、功耗低、耐高压、光照饱和后快速恢复、耐温度变化、耐振动与冲击、工作深度深等优点，可在几千米级水深工作，实用性很强。

6、本发明提供的水下原位荧光成像探测仪，经密封设计后，出光柱面透镜和收集透镜直接与海水接触，避免了增加空气腔导致的光的折射。

综上，应用本发明的技术方案能够解决现有荧光成像技术研究的光源与检测器位置固定，不具有激发光源扩束后扫描成像模式；单位水体积光辐射强度低、大大降低了探测距离与成像分辨率的问题。

基于上述理由本发明可在深海微生物、深海示踪剂、深海溢油等应用领域下的原位荧光成像探测中广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明激发光源为激光二极管的水下原位荧光成像探测仪的工作原理图。

图2为本发明激发光源为发光二极管的水下原位荧光成像探测仪的工作原理图。

图3为本发明实施例1、实施例3和实施例5中水下原位荧光成像探测仪采用线缆式结构的整体结构三维图。

图4为本发明实施例2、实施例4和实施例6中水下原位荧光成像探测仪采用自容式结构的整体结构三维图。

图中：101、耐压外壳；102、扫描光学探测系统；103、供电与数据传输；1、激发光源组件；2、扫描组件；3、成像探测组件；4、激光二极管；5、发光二极管；6、激发滤光片；7、准直透镜；8、柱面透镜；9、收集透镜；10、快门；11、发射滤光片；12、检测CMOS；13、起偏器；14、检偏器；15、电池；16、水密接头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图所示，本发明提供了一种水下原位荧光成像探测仪，由耐压外壳101、扫描光学探测系统102和供电与数据传输系统103组成，所述供电与数据传输系统103设置在所述耐压外壳101内部，为整个成像探测仪供电，并将所述扫描光学探测系统102采集的数据实时输出。其中，所述供电与数据传输103的供电方式为外接线缆供电或自带电池供电；线缆式工作时，所述耐压外壳1的后端盖上设有水密接头16，所述水密接头16后端连接线缆；自容式工作时，自带有电池15。

所述耐压外壳101为圆柱形结构，其前端盖上设有两个通孔，两个所述通孔内分别安装有柱面透镜8和收集透镜9，分别用来传输激发光和收集荧光；所述耐压外壳101为全密封壳体结构，其前端盖和后端盖上均设有密封结构。具体地，所述耐压外壳1为钛合金材料，经密封后，整机耐压为20-59MPa，耐受最大水深为4500m；所述柱面透镜8和所述收集透镜9分别嵌入所述耐压外壳1前端盖的两个所述通孔中与海水直接接触，并设置密封结构使所述柱面透镜8和所述收集透镜9均与所述耐压外壳1密封连接。

所述扫描光学探测系统102置于所述耐压外壳101内部，由激发光源组件1、扫描组件2和成像探测组件3组成。其中，所述扫描组件2由步进电机和传动齿轮组成；扫描时间为1-10s，扫描角度为0-30°。

所述激发光源组件1由同轴且依次间隔设置的激发光源、激发滤光片6、准直透镜7和柱面透镜8组成；所述激发光源放置在所述准直透镜7的焦点上，所述柱面透镜8放置在所述准直透镜7的另一个焦点上，使得所述激发光源组件1产生线型激发光束。其中，所述激发光源为激光二极管4或发光二极管5，当所述激发光源为激光二极管4时，在所述激光二极管4与所述激发滤光片6之间加装偏振片作为起偏器13。

所述扫描组件2与所述激发光源组件1相连，控制所述激发光源组件1沿固定的轴线旋转，进行扇形扫描，使所述激发光源组件1产生的线型激发光束扫描为面。

所述成像探测组件3由同轴且依次间隔设置的收集透镜9、快门10、发射滤光片11和检测CMOS12组成，所述快门10放置在所述收集透镜9的焦点处，所述发射滤光片11能够滤除激光二极管光源的二级发射光与发光二极管光源的波长拖尾光，所述检测CMOS12与所述快门10之间设有距离，使得入射的荧光信号尽可能多的覆盖所述检测CMOS12的感光芯片。其中，当所述激发光源为激光二极管4时，在所述发射滤光片11和所述检测CMOS12之间加装偏振片作为检偏器14，所述检偏器14的偏振方向与所述起偏器13的偏振方向相垂直。

上述所述激光二极管4的波长在365-630nm之间。所述发光二极管5的中心波长在365-630nm之间，发散角为5-60°，功耗为0.05-2W。所述激发滤光片6为带通滤光片，光学密度OD＞5。所述准直透镜7为球面或非球面透镜，焦距为3-15mm。所述柱面透镜8的焦距为5-25mm。

上述所述收集透镜9的直径为10-25mm、焦距为10-25mm、数值孔径为0.25-0.8。所述快门10的狭缝宽度为10-100μm，快门时间为1-10ms。所述发射滤光片11为带通滤光片，OD＞5。所述检测CMOS12为高灵敏度科学级CMOS，像素个数为256(H)×256(V)-2048(H)×2048(V)。

实施例1

一种水下原位荧光成像探测仪，原位记录播撒的示踪剂的荧光图像，用于深海中海流轮廓的探测。整体结构三维图如图3所示，探测仪为线缆式，耐压外壳101的后端盖上设有水密接头16，该水密接头16采用市售多芯水密接头，水密接头16后端连接线缆，将采集的数据实时传输入潜航器，潜航器内可实时观测数据。激发光源组件1的激发光源为1只半导体激光二极管(LD)，波长为532nm、光功率为50mW；在其后设置一个起偏器13；激发滤光片6中心波长为532nm，带宽为20nm；准直透镜7焦距为6mm，柱面透镜8焦距为10mm。扫描组件2由步进电机和传动齿轮组成，扫描时间为6s，扫描角度为0-30°。成像探测组件3的收集透镜9的直径为16mm、焦距为16mm、数值孔径为0.6，快门10的狭缝宽度为16μm、快门时间为6ms，发射滤光片11为585nm带通滤光片，带宽为30nm，OD＞5；在发射滤光片11后设置一个偏振方向与起偏器13垂直的检偏器14；检测CMOS12为高灵敏度科学级CMOS，像素个数为2048(H)×2048(V)，即横向有2048个像素点，纵向有2048个像素点。供电与数据传输系统103采用现有技术实现整机供电，驱动激光二极管4与扫描组件2，采集并处理检测CMOS12信号，并采用现有本底光扣除算法和信号增强电路及调理电路，使探测仪可用于明场成像检测。

实验结果：出射光斑宽度和长度：宽3mm，长300mm(距离300mm，空气中)；对示踪剂检测下限≤0.1mg/L(距离300mm，罗丹明B)。最大探测距离：1500mm。具有明场荧光成像探测功能。探测仪整机芯尺寸：Φ140×360毫米，耐压外壳101可耐受1100米水深的压力；连续工作时功耗不大于10W。

实施例2

如实施例1所研制的水下原位荧光成像探测仪，本实施例与实施例1不同的是，探测仪为自容式，自带电池15，供电与数据传输系统103采用现有技术额外实现存储功能，用来实时存储记录播撒的示踪剂的荧光图像，用于深海中海流轮廓的探测，整体结构三维图如图4所示。

实施例3

一种水下原位荧光成像探测仪，用于深海下寻找微生物群落，给科学家提供采样的“眼睛”，提高深海微生物探测的时效性和准确性。整体结构三维图如图3所示，探测仪为线缆式，耐压外壳101的后端盖上设有水密接头16，该水密接头16采用市售多芯水密接头，水密接头16后端连接线缆，将采集的数据实时传输入潜航器，潜航器内可实时观测数据。激发光源组件1的激发光源为1只大功率蓝光LED，中心波长为450nm、带宽为20nm、发散角为60°、功耗为1W；激发滤光片6中心波长为450nm，带宽为20nm；准直透镜7焦距为6mm，柱面透镜8焦距为10mm。扫描组件2由步进电机和传动齿轮组成，扫描时间为5s，扫描角度为0-30°。成像探测组件3的收集透镜9的直径为16mm、焦距为16mm、数值孔径为0.6，快门10的狭缝宽度为15μm、快门时间为5ms，发射滤光片11为530nm带通滤光片，带宽为30nm，OD＞5；检测CMOS12为高灵敏度科学级CMOS，像素个数为2048(H)×2048(V)，即横向有2048个像素点，纵向有2048个像素点。供电与数据传输系统103采用现有技术实现整机供电，驱动发光二极管5与扫描组件2，采集并处理检测CMOS12信号，并采用现有本底光扣除算法和信号增强电路及调理电路，使探测仪可用于明场成像检测。

实验结果：出射光斑宽度和长度：宽4mm，长100mm(距离300mm，空气中)，对核黄素检测下限≤0.1mg/L(距离200mm，海水中)，等效于对细菌检测下限≤4×105个。最大探测距离：700mm；具有明场荧光成像探测功能。探测仪整机芯尺寸(包括光路部分和电路部分的尺寸，不计耐压外壳101)：Φ140×360毫米。耐压外壳101可耐受1100米水深的压力；连续工作时功耗不大于10W。

实施例4

如实施例3所研制的水下原位荧光成像探测仪，本实施例与实施例3不同的是，探测仪为自容式，自带电池15，供电与数据传输系统103采用现有技术额外实现存储功能，用来实时存储记录下探测仪测试到的微生物图像数据，整体结构三维图如图4所示。

实施例5

一种水下原位荧光成像探测仪，用于探测海床和水中的原油溢油，为油田勘探提供准确的地理位置和溢油分布信息。探测仪为线缆式，耐压外壳101的后端盖上设有水密接头16，该水密接头16采用市售多芯水密接头，水密接头16后端连接线缆，将采集的数据实时传输入潜航器，潜航器内可实时观测数据，整体结构三维图如图3所示。激发光源组件1的激发光源为1只大功率深紫外LED，中心波长为365nm、带宽为20nm、发散角为60°、功率为1W；激发滤光片6中心波长为365nm，带宽为30nm；准直透镜7焦距为12mm，柱面透镜8焦距为10mm。扫描组件2由步进电机和传动齿轮组成，扫描时间为4s，扫描角度为0-32°。成像探测组件3的收集透镜9的直径为16mm、焦距为16mm、数值孔径为0.6，快门10的狭缝宽度为14μm、快门时间为4ms，发射滤光片11为430nm带通滤光片，带宽为40nm，OD＞5；检测CMOS12为高灵敏度科学级CMOS，像素个数为2048(H)×2048(V)，即横向有2048个像素点，纵向有2048个像素点。供电与数据传输系统103采用现有技术实现整机供电，驱动发光二极管5与扫描组件2，采集并处理检测CMOS12信号，并采用现有本底光扣除算法和信号增强电路及调理电路，使探测仪可用于明场成像检测。

实验结果：出射光斑宽度和长度：宽5mm，长50mm(距离100mm，空气中)；对苯并(a)芘的检测下限≤0.02mg/L(距离100mm，海水中)，最大探测距离：200mm。探测仪整机芯尺寸：Φ140×360毫米，耐压外壳101可耐受1100米水深的压力；连续工作时功耗不大于10W。

实施例6

如实施例5所研制的水下原位荧光成像探测仪，本实施例与实施例5不同的是，探测仪为自容式，自带电池15，供电与数据传输系统103采用现有技术额外实现存储功能，用来原位、实时存储和记录成像探测仪探测到的海床和水中的原油溢油成像数据，整体结构三维图如图4所示。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，由耐压外壳(101)、扫描光学探测系统(102)和供电与数据传输系统(103)组成，所述供电与数据传输系统(103)设置在所述耐压外壳(101)内，为整个成像探测仪供电，并将所述扫描光学探测系统(102)采集的数据实时输出；

所述耐压外壳(101)为圆柱形结构，其前端盖上设有两个通孔，两个所述通孔内分别安装有柱面透镜(8)和收集透镜(9)，分别用来传输激发光和收集荧光；所述耐压外壳(101)为全密封壳体结构，其前端盖和后端盖上均设有密封结构；

所述扫描光学探测系统(102)置于所述耐压外壳(101)内部，由激发光源组件(1)、扫描组件(2)和成像探测组件(3)组成；

所述激发光源组件(1)由同轴且依次间隔设置的激发光源、激发滤光片(6)、准直透镜(7)和柱面透镜(8)组成；所述激发光源放置在所述准直透镜(7)的焦点上，所述柱面透镜(8)放置在所述准直透镜(7)的另一个焦点上，使得所述激发光源组件(1)产生线型激发光束；

所述扫描组件(2)与所述激发光源组件(1)相连，控制所述激发光源组件(1)沿固定的轴线旋转，进行扇形扫描，使所述激发光源组件(1)产生的线型激发光束扫描为面；

所述成像探测组件(3)由同轴且依次间隔设置的收集透镜(9)、快门(10)、发射滤光片(11)和检测CMOS(12)组成，所述快门(10)放置在所述收集透镜(9)的焦点处，所述检测CMOS(12)与所述快门(10)之间设有距离，使得入射的荧光信号尽可能多的覆盖所述检测CMOS(12)的感光芯片。

2.根据权利要求1所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述激发光源为激光二极管(4)或发光二极管(5)。

3.根据权利要求2所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述激发光源为激光二极管(4)时，在所述激光二极管(4)与所述激发滤光片(6)之间加装偏振片作为起偏器(13)，在所述发射滤光片(11)和所述检测CMOS(12)之间加装偏振片作为检偏器(14)，所述检偏器(14)的偏振方向与所述起偏器(13)的偏振方向相垂直。

4.根据权利要求2或3所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述激光二极管(4)的波长在365-630nm之间。

5.根据权利要求2所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述发光二极管(5)的中心波长在365-630nm之间，发散角为5-60°，功耗为0.05-2W。

6.根据权利要求1所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述激发滤光片(6)为带通滤光片，光学密度OD＞5；

所述准直透镜(7)为球面或非球面透镜，焦距为3-15mm；

所述柱面透镜(8)的焦距为5-25mm。

7.根据权利要求1所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述扫描组件(2)由步进电机和传动齿轮组成；扫描时间为1-10s，扫描角度为0-30°。

8.根据权利要求1所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述收集透镜(9)的直径为10-25mm、焦距为10-25mm、数值孔径为0.25-0.8；

所述快门(10)的狭缝宽度为10-100μm，快门时间为1-10ms；

所述发射滤光片(11)为带通滤光片，OD＞5；

所述检测CMOS(12)为高灵敏度科学级CMOS，像素个数为256(H)×256(V)-2048(H)×2048(V)。

9.根据权利要求1所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述耐压外壳(1)为钛合金材料，经密封后，整机耐压为20-59MPa，耐受最大水深为4500m；所述柱面透镜(8)和所述收集透镜(9)分别嵌入所述耐压外壳(1)前端盖的两个所述通孔中与海水直接接触，并设置密封结构使所述柱面透镜(8)和所述收集透镜(9)均与所述耐压外壳(1)密封连接。

10.根据权利要求1所述的水下原位荧光成像探测仪，其特征在于，所述供电与数据传输(103)的供电方式为外接线缆供电或自带电池供电；线缆式工作时，所述耐压外壳(1)的后端盖上设有水密接头(16)，所述水密接头(16)后端连接线缆；自容式工作时，自带有电池(15)。

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