[发明专利]一种带光学平板微扫描器的制冷型显微热成像装置及方法

说明书

本发明公开一种带光学平板微扫描器的制冷型显微热成像装置及方法。该显微热成像装置包括制冷焦平面探测器、红外显微物镜、红外光学平板、光学平板支座、自动旋转平台；红外显微物镜位于自动旋转平台的下方；光学平板支座固定在自动旋转平台上，红外光学平板与红外显微物镜的光轴保持倾角θ并固定在光学平板支座上。本发明通过在红外显微物镜和制冷焦平面探测器之间插入光学平板微扫描器，得到一种带光学平板微扫描器的制冷型显微热成像装置及方法，相比相同倍率和相同制冷焦平面探测器的显微热成像装置具有更高的空间分辨力和温度分辨力。

技术领域

本发明涉及红外热成像领域，特别是涉及一种带光学平板微扫描器的制冷型显微热成像装置及方法。

背景技术

热成像技术目前在工业检测、医学诊断和科学研究等领域已获得广泛的应用，成为有效的热诊断工具。但目前大多数热成像系统为望远工作模式，不适宜应用在需要显微分析和检测的场合，影响了对事物的认识和故障的分析。国外在90年代开始推出显微热成像系统，由于显微热成像属于放大成像，所以要求探测器具有较高的热灵敏度。因此，国外显微热成像系统的核心部件大多基于制冷型红外探测器。而目前国内对显微镜热成像产品的研发还比较薄弱，尚无热成像显微镜产品出现。

由于显微热成像需要工作在放大模式，随着放大倍率的增加，系统的D_NA逐步减小，噪声等效温差将随之增大，使得在大倍率条件下显微热成像系统的温度分辨力下降。然而进行显微热分析往往需要显微热成像系统具有较高的空间分辨力和温度分辨力。同时，利用制冷型焦平面探测器研制的显微热成像系统属于欠采样系统，而欠采样是导致频谱混淆的直接因素，从而降低了图像质量，无法满足对高分辨力图像的显微热分析的需求。

发明内容

本发明的目的是针对目前显微热成像无法满足对高分辨力图像的显微热分析的需求，提供一种提高图像分辨力的带光学平板微扫描器的制冷型显微热成像装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种带光学平板微扫描器的制冷型显微热成像装置，括微扫描显微红外热像仪和图像处理装置；所述微扫描显微红外热像仪包括：制冷焦平面探测器、红外显微物镜、光学平板微扫描器；所述光学平板微扫描器包括：红外光学平板、光学平板支座、自动旋转平台；其中，所述红外显微物镜位于所述自动旋转平台的下方，用于捕获待成像物体的红外辐射图像并放大成像在所述制冷焦平面探测器上；所述光学平板支座固定在所述自动旋转平台上，所述红外光学平板与所述红外显微物镜的光轴保持倾角θ并固定在所述光学平板支座上；所述制冷焦平面探测器位于所述红外光学平板的上方，与所述图像处理装置连接，用于将所述红外辐射图像转换为电子图像，并依次输出模拟电子图像至图像处理装置。

优选的，所述红外显微物镜的光轴、所述自动旋转平台的旋转轴、所述光学平板支座的中心轴、所述红外光学平板的中心轴与所述制冷焦平面探测器的像面的中心轴共线。

优选的，所述光学平板微扫描器还包括旋转台控制系统，所述旋转台控制系统与所述自动旋转平台连接，用于控制所述自动旋转平台绕所述光轴水平旋转任意指定角度；所述旋转台控制系统具有二次开发功能，通过编程可完成N×N种扫描模式，其中，N≥2；

所述N×N扫描模式为所述旋转台控制系统控制所述自动旋转平台带动所述红外光学平板绕所述光轴水平旋转指定角度，从扫描零点位置开始依次顺时针转动完成N×N次成像，获得N×N幅图像的模式。

优选的，在2×2扫描模式下，所述倾角θ由公式确定，其中，n为所述红外光学平板的折射率，d为所述红外光学平板的厚度，Δ为在2×2扫描模式下，通过控制所述自动旋转平台带动所述红外光学平板由扫描零点位置绕所述光轴水平依次旋转90°，分别在所述制冷焦平面探测器上进行成像，所成像位点与原像位点之间的距离，由公式确定，L为制冷焦平面探测器的像素间距；

所述原像位点为去掉所述光学平板微扫描器时，所述待成像物体在所述制冷焦平面探测器的像面上所成像的位置点。