CN208187948U - 反射式多波长线扫描共聚焦成像系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，包括：光源模块、照明模块、成像模块和图像模块；所述光源模块包括宽带光源或白光源、准直镜和光阑；所述的照明模块包括柱面反射镜、分光镜、扫描器件、反射式缩/扩束系统和反射镜；所述成像模块包括成像透镜、色散模块和面探测器；所述图像模块包括图像采集卡和计算机。本实用新型的反射式多波长线聚焦成像系统，使用多光谱成像技术，使用宽带光源，可以同时对样品多波长照明和成像；本实用新型使用线共焦成像技术，使用线光束一维扫描样品，使用狭缝滤除非聚焦平面杂散光，提高了成像速度和图像质量；本实用新型使用反射式结构，有效减少了色差等因素引起的像差，提高了图像质量。

Description

反射式多波长线扫描共聚焦成像系统
技术领域
本实用新型涉及光学共聚焦成像技术领域，特别涉及一种反射式多波长线扫描共聚焦成像系统。
背景技术
线扫描共聚焦成像技术是在点扫描共聚焦成像技术上发展出的新的成像方法，通过线光束一维扫描对样品成像，并使用狭缝来滤除非聚焦平面的杂散光，以提高成像质量。与传统的点共焦相比，线共焦成像分辨率略低，但是成像速度更快，系统结构更简单。
与此同时，多光谱成像设备日益流行，由于光谱图像能直接反映出目标的物理光谱特征，我们不仅可以对样品进行定性定量分析，还可以通过光谱成像技术，获取更准确直观的目标物体分布图，为分析、检测、监控、测量等应用提供更为精准的资料信息。由于光谱成像的这些优点，其在水质检测，大气监测，生态环境检测，军事目标识别，生物医学诊断等方面都有着广泛的应用。
传统的线共焦成像大多为透射式结构，使用多波长光源照明成像时，由于色散等因素产生像差，对成像质量造成较大的影响，而在反射式光学结构中，光的传播路径不会因为波长而改变，这样就消除了多波长光源在透射式光学系统中传播时产生的色差，能够在一定程度上提高系统的成像质量。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种反射式多波长线扫描共聚焦成像系统。
本实用新型的目的在于将线共焦成像技术与多光谱成像技术结合起来，使用宽带光源照明样品，实现多波长同时成像，使用线光束一维扫描样品以提高成像速度，使用狭缝滤除非聚焦平面杂散光以提高成像质量，并使用反射光学器件，消除色差等因素引起的像差。
本实用新型采用的技术方案是：一种反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，包括：光源模块、照明模块、成像模块和图像模块；
所述光源模块包括宽带光源或白光源、准直镜和光阑，其用于产生平行的照明光束；
所述的照明模块包括柱面反射镜、分光镜、扫描器件、反射式缩/扩束系统和反射镜，其用于传输所述光源模块发出的照明光束到达样品，并把样品的成像光束传输至成像模块；
所述成像模块包括成像透镜、色散模块和面探测器，其用于接收样品的成像光束，并将光信号转化为电信号；
所述图像模块包括图像采集卡和计算机，其用于接受所述成像模块传输的电信号，并将其转化为图像信息，显示在所述计算机的显示设备上。
优选的是，所述宽带光源为白色发光二极管、白色超发光二极管、卤素灯、超辐射激光器中的一种，其用于发出多个波长的照明光束；
所述准直镜为消色差透镜，其用于将所述宽带光源发出的发散光变换为平行光束；
所述光阑为可变环形光阑，其用于控制进入所述照明模块的光束大小。
优选的是，所述柱面反射镜为高反射率柱面反射镜，其用于将所述光源模块发出的光束聚焦成为一维线光束。
优选的是，所述分光镜为宽带分光片或宽带分光棱镜，其用于反射部分一维线光束至所述扫描器件，并用于透射成像光束到所述成像模块。
优选的是，所述扫描器件为一维扫描振镜，其用于以不同的角度反射所述分光镜传输来的一维线光束，将一维线光束变换为一维线扫描光，以对样品进行扫描照明，并用于将成像光束反射至所述分光镜。
优选的是，所述反射式缩/扩束系统为沿光路设置的两个高反射率球面镜，其用于反射所述扫描器件传输来的一维线光束并控制一维线光束的直径，其还用于反射成像光束至所述扫描器件。
优选的是，所述反射镜为高反射率平面反射镜，其用于反射所述反射式缩/扩束系统传输来的一维线扫描光至样品，以照射样品，还用于反射样品返回的成像光束。
优选的是，所述光源模块发出的平行照明光束经过所述柱面反射镜聚焦后，变换为一维线光束，一维线光束再经过所述扫描振镜反射变为一维线扫描光，一维线扫描光经反射式缩/扩束系统调节光束直径后，再经所述反射镜反射到达样品。
优选的是，所述成像透镜为消色差透镜，其用于收集和传输成像光束；
所述色散模块为色散棱镜或透射光栅，其用于将不同波长的成像光束色散，在所述面探测器上呈现适宜的角度；
优选的是，所述面探测器为面阵电荷耦合器件或面阵互补金属氧化物半导体阵列或面阵光电二极管阵列，其用于将成像光束所携带的光信号转化为电信号。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的反射式多波长线聚焦成像系统，使用多光谱成像技术，使用宽带光源，可以同时对样品多波长照明和成像；本实用新型使用线共焦成像技术，使用线光束一维扫描样品，使用狭缝滤除非聚焦平面杂散光，提高了成像速度和图像质量；本实用新型使用反射式结构，有效减少了色差等因素引起的像差，提高了图像质量。
附图说明
图1为本实用新型的一种实施例中的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统的系统结构示意图；
图2为本实用新型的一种实施例中的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统的光路示意图。
附图标记说明：
1—光源模块；2—照明模块；3—成像模块；4—图像模块；1—待测样品；101—宽带光源；102—准直镜；103—光阑；201—柱面反射镜；202—分光镜；203—扫描器件；204—第一球面镜；205—第二球面镜；206—反射镜；301—成像透镜；302—光栅；303—面探测器。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-2所示，本实施例的一种反射式多波长线扫描共聚焦成像系统包括光源模块1、照明模块2、成像模块3、图像模块4和待测样品5(人眼)。
光源模块1包括宽带光源101、准直镜102、光阑103，宽带光源101(白光LED)发出多波长发散光束，经过准直镜102后变为平行光，光阑103为可变环形光阑，用于调节进入照明模块的光束大小。
在一种实施例中，准直镜102为复消色差准直镜。
照明模块2包括柱面反射镜201、分光镜202、扫描器件203、反射式缩/扩束系统和反射镜206。光源模块发出的平行光被柱面反射镜201聚焦为一维线光束，经过分光镜202(透射/反射比10：90)反射，到达扫描器件203(Cambridge 6230H扫描振镜)，线光束经过扫描器件203、反射式缩/扩束系统、反射镜206到达待测样品。
在一种实施例中，扫描器件203为Cambridge 6230H扫描振镜。
样品返回的成像光经过反射镜206，反射式缩/扩束系统，扫描器件203反射，透射过分光镜202，到达成像系统。
在一种实施例中，反射式缩/扩束系统包括第一球面镜204和第二球面镜205。
成像系统包括成像透镜301、光栅302、面探测器303。样品返回光经过成像透镜301(f＝100mm)收集，聚焦在光栅302上，不同波长的光被分散成不同的角度，照射在面探测器303，面探测器303将接受到的光信号转化为电信号，传输至图像模块4.
在一种实施例中，光栅302为宽带衍射光栅。
在一种实施例中，面探测器303为CIS VCC-G32S21CL面阵CCD探测器。
所述图像模块包括图像采集卡和计算机。
图像模块4中的图像采集卡将接收到的电信号转化为图像信息，并显示在计算机的屏幕上，为诊断提供参考。
图2为本实用新型的系统光路示意图，表征性地画出了三条光束，所有元件均沿主光轴排列，通光口径等高同心，光束均沿系统主光轴传播，图中均为示意性质，不表示真实的光学设计参数。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，包括：光源模块、照明模块、成像模块和图像模块；
所述光源模块包括宽带光源或白光源、准直镜和光阑，其用于产生平行的照明光束；
所述的照明模块包括柱面反射镜、分光镜、扫描器件、反射式缩/扩束系统和反射镜，其用于传输所述光源模块发出的照明光束到达样品，并把样品的成像光束传输至成像模块；
所述成像模块包括成像透镜、色散模块和面探测器，其用于接收样品的成像光束，并将光信号转化为电信号；
所述图像模块包括图像采集卡和计算机，其用于接受所述成像模块传输的电信号，并将其转化为图像信息，显示在所述计算机的显示设备上。
2.根据权利要求1所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述宽带光源为白色发光二极管、白色超发光二极管、卤素灯、超辐射激光器中的一种，其用于发出多个波长的照明光束；
所述准直镜为消色差透镜，其用于将所述宽带光源发出的发散光变换为平行光束；
所述光阑为可变环形光阑，其用于控制进入所述照明模块的光束大小。
3.根据权利要求1所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述柱面反射镜为高反射率柱面反射镜，其用于将所述光源模块发出的光束聚焦成为一维线光束。
4.根据权利要求3所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述分光镜为宽带分光片或宽带分光棱镜，其用于反射部分一维线光束至所述扫描器件，并用于透射成像光束到所述成像模块。
5.根据权利要求4所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述扫描器件为一维扫描振镜，其用于以不同的角度反射所述分光镜传输来的一维线光束，以对样品进行扫描照明，并用于将成像光束反射至所述分光镜。
6.根据权利要求5所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述反射式缩/扩束系统为沿光路设置的两个高反射率球面镜，其用于反射所述扫描器件传输来的一维线光束并控制一维线光束的直径，其还用于反射成像光束至所述扫描器件。
7.根据权利要求6所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述反射镜为高反射率平面反射镜，其用于反射所述反射式缩/扩束系统传输来的一维线扫描光至样品，以照射样品，还用于反射样品返回的成像光束。
8.根据权利要求7所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述光源模块发出的平行照明光束经过所述柱面反射镜聚焦后，变换为一维线光束，一维线光束再经过所述扫描振镜反射变为一维线扫描光，一维线扫描光经反射式缩/扩束系统调节光束直径后，再经所述反射镜反射到达样品。
9.根据权利要求1所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述成像透镜为消色差透镜，其用于收集和传输成像光束；
所述色散模块为色散棱镜或透射光栅，其用于将不同波长的成像光束色散，在所述面探测器上呈现适宜的角度。
10.根据权利要求9所述的反射式多波长线扫描共聚焦成像系统，其特征在于，所述面探测器为面阵电荷耦合器件或面阵互补金属氧化物半导体阵列或面阵光电二极管阵列，其用于将成像光束所携带的光信号转化为电信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108344695A (zh) * 2018-04-08 2018-07-31 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 反射式多波长线扫描共聚焦成像系统
CN114111644A (zh) * 2021-12-03 2022-03-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 自准直仪

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