[發明專利]一種小孔顯微成像裝置

無效

• 申請號: 200910099466.0
• 申請日: 2009-06-08
• 公開（公告）號: CN101620362A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 閻春生;時堯成;王博文
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G03B15/00
• 分類號: G03B15/00;G01N21/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

技術領域

本發明屬于光學及光子學領域，涉及一種基于小孔和CCD的寬光譜無透鏡的顯微成像裝置。

背景技術

從傳統光路中的光闌，到小孔照相機，再到近場光學的掃描探針，小孔作為一個最簡單的光學器件，在科學研究中具有廣泛的應用。隨著科學技術的發展，人們對小孔光傳輸行為也有了更加深入的認識，小孔在近場掃描顯微成像技術、近場光譜學、微納物體控制技術(如光鑷、生物及藥物篩選技術等)等前沿科學技術領域具有重要應用。

光譜學及光譜技術是光學和光子學的一個非常重要的分支，在科學研究、工業生產及檢測中具有廣泛而重要的應用。小孔和CCD器件的組合實現了無透鏡的光學系統。由于光在自由空間傳播，不受各種光學材料傳輸波長的限制，因此，該系統具有較寬的光譜應用范圍、無色差及像差等失真、結構緊湊簡單、成本低、波長切換方便等優點。而具有透鏡的光學系統，相應的工作波長需要相應材料的透鏡和鍍膜，光學元件尺寸較大，系統復雜并且調試困難，對于大范圍光譜測量方面的應用是非常不利的。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種結構簡單的基于小孔和CCD的寬光譜無透鏡的顯微成像裝置。

本發明的小孔顯微成像裝置包括光源、載物臺、CCD傳感器、成像室、濾光片、圖像采集卡和三維活動支架。

三維活動支架上安裝有傳感器架，傳感器架可以在三維活動支架上進行上下、前后、左右移動。CCD傳感器設置在傳感器架上，成像室為倒立的內部中空的圓錐體，成像室底面與傳感器架配合連接。CCD傳感器芯片的感光面與成像室的底面位置對應。成像室的錐頂開有小孔，小孔的直徑為0.1～0.3mm。成像室內活動設置有濾光片，小孔所在平面、濾光片平面均與成像室底面平行。CCD傳感器與圖像采集卡信號連接。載物臺設置在成像室的正下方，光源對應載物臺設置。

本發明的有益效果是：

(1)由于沒有任何透鏡，因此適當設計小孔及CCD參數，可實現從可見到紅外的寬光譜放大成像；

(2)由于沒有任何透鏡，因此不存在各類像差、球差等失真，也不存在影響顯微鏡分辨率的漸暈效應，并且具有無限景深；

(3)濾光片及CCD傳感器均可更換，可進行各類光譜的成像研究；

(4)應用范圍廣，可用于各類光譜成像、各類放大成像應用、各類復印及掃描裝置，如在線產品檢測儀等；

(5)可方便更換CCD、探測器、濾光片等主要部件，可以適合于從紫外到紅外各種波段的光譜分析及測試工作。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式：

如圖1所示，本發明的成像裝置包括光源9、載物臺8、CCD傳感器3、成像室4、濾光片5、圖像采集卡10和三維活動支架1。

三維活動支架1上安裝有傳感器架2，傳感器架2可以在三維活動支架1上進行上下、前后、左右移動。CCD傳感器3設置在傳感器架2上，成像室4為倒立的內部中空的圓錐體，成像室底面與傳感器架2配合連接。CCD傳感器芯片的感光面與成像室4的底面位置對應。成像室4的錐頂開有小孔6，小孔6的直徑為0.1mm。成像室4內活動設置有濾光片5，小孔6所在平面、濾光片5平面均與成像室4底面平行。CCD傳感器3與圖像采集卡10信號連接。載物臺8設置在成像室4的正下方，光源9對應載物臺8設置。

進行熒光光譜的研究時，將待測樣品7放置于小孔6下端的載物臺8上，其到小孔6的距離遠小于小孔到CCD傳感器芯片的感光面，樣品被激光光源所發出的光照亮，樣品在發出熒光，通過小孔入射到CCD傳感器芯片的感光面上，濾光片只允許熒光通過，該熒光信號被轉化為電信號，通過圖像采集卡傳輸到計算機中，由相關的圖像及信號處理軟件處理，得到樣品表面的熒光特性信息。

進行文字和圖片掃描時，文檔被白光光源照亮后通過小孔入射到CCD傳感器芯片的感光面上，轉換為電信號后經圖像采集卡傳輸到計算機中處理。