[发明专利]一种光谱显微成像装置及实现方法

说明书

本发明公开了一种光谱显微成像装置及实现方法，包括依次设置的照明光源、载物台、显微物镜、视场光阑、闪耀光栅、带通滤波器、4F中继透镜、微透镜阵列、平移台、掩膜和CCD阵列；所述的4F中继透镜共有两组，分别设置在带通滤波器和微透镜阵列之间以及平移台和CCD阵列之间；本发明装置通过光路设计，达到多次曝光并通过算法即可得到清晰样本多路连续光谱通道的目的，可以获得观察样本多维清晰图像信息。去除了其中的一组不必要的4F中继透镜，使得结构更紧凑，光通量更大，像差变好。增加了平移台和掩膜，有效弥补了由于将图像升维之后降采样引起的像素降低问题。

技术领域

本发明涉及光谱成像领域，具体涉及一种多重光谱显微成像装置。

背景技术

相比于传统的成像技术，光谱成像技术在拍摄场景二维图像并进行升维的同时，利用掩膜和算法不仅能够记录下多维的光谱信息、增加记录信息的丰富程度，还弥补了升维之后像素降低的缺陷，有利于后期分析与处理。由于微透镜阵列可以让光源沿着子像素中间展开一条不同光谱波长的线以单独采集每个光谱的信息之后，会造成图像的降采样，而基于掩膜的PIE技术可以实现超分辨率技术，将降采样造成的像素低的问题进行有效地弥补。光谱成像技术初期，使用传统的方法获取光谱信息，再通过PIE进行像素的弥补，即通过窄带滤光片来记录对应波长处的二维空间信息与光谱信息之后利用掩膜和算法得到更清晰的图像。该方法精度高，易于实现，优点是可以在获取多个光谱通道的同时，也保证图像的清晰度。

快速光谱显微成像技术可以实现弥补对几个光谱通道的获取之后仍然保证图像的清晰度，因此光谱数据更加丰富、像素更加有保证。因此，快速光谱显微成像技术可以有效地解决将图像升维后像素降低的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种光谱显微成像装置。该方法可以记录连续多个光谱通道信息的同时，对由于图像升维后像素降低的缺陷进行弥补。

一种光谱显微成像装置，包括依次设置的照明光源(1)、载物台(2)、显微物镜(3)、视场光阑(4)、闪耀光栅(6)、带通滤波器(7)、4F中继透镜(5)、微透镜阵列(8)、平移台(12)、掩膜(13)和CCD阵列(9)。所述的4F中继透镜(5)共有两组，分别设置在带通滤波器(7)和微透镜阵列(8)之间以及平移台(12)和CCD阵列(9)之间；

照明光源(1)照射到载物台(2)上，在显微物镜(3)成像镜头中获取载物台上样本的二维图像信息并成像在视场光阑(4)所在平面，照射到闪耀光栅(6)的表面。闪耀光栅(6)将不同光谱波长下的透射光色散到不同角度上，带通滤波器(7)使得闪耀光栅亮度最高的+1级中待记录的光谱波段单独通过，并屏蔽其它波段以及其它光栅级上的光线。此时光栅色散后的光线经过4F中继透镜(5)重新汇聚在微透镜阵列(8)所在平面，不同波长的光线在微透镜阵列(8)后方微透镜焦平面上聚焦，并且连续光谱延光栅色散方向一字展开，展开的像经过第二个4F中继透镜(5)，投射到CCD阵列(9)上。整个光路系统前后需要数值孔径匹配，即投射到微透镜阵列(8)上的光与微透镜阵列(8)本身的数值孔径大小差异不能超过设置阈值，并且尽量接近，以免产生图像重叠混淆。所述的平移台(12)和掩膜(13)，用于将得到的降采样后不清晰的图像清晰化。

通过采用上述结构，由于微透镜阵列对视场内成像进行了采样分割，因此不同光谱通道的成像会聚焦在不同的像素坐标中，选取子像素中对应位置的像素重新组合即可得到对应光谱信息。

本发明有益效果如下：

本发明装置通过光路设计，达到多次曝光并通过算法即可得到清晰样本多路连续光谱通道的目的，可以获得观察样本多维清晰图像信息。去除了其中的一组不必要的4F中继透镜，使得结构更紧凑，光通量更大，像差变好。增加了平移台12和掩膜13，有效弥补了由于将图像升维之后降采样引起的像素降低问题。

附图说明

图1为本发明光谱显微成像装置结构示意图。