CN209182239U - 多光谱成像装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种多光谱成像装置，该多光谱成像装置包括用于放置样品的样品台、用于发射光束的光源模组、用于反射所述光束至所述样品台的第一镜片、用于成像的成像透镜、用于滤光的液晶可调滤光器件以及用于接收图像信息的探测器；所述样品台位于成像透镜的物平面，所述探测器位于所述成像透镜的像平面，所述液晶可调滤光器件位于所述成像透镜与所述探测器之间，所述成像透镜、所述液晶可调滤光器件和所述探测器在同一光轴上。本实用新型实施例提供的多光谱成像装置，能够实现被检样品的宽光谱范围的成像，提高了被检样品信息的采集效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种多光谱成像装置。
背景技术
荧光显微镜是免疫荧光细胞化学的基本工具，传统的荧光显微术是利用一定波长的光(通常是波长短的紫外光和蓝紫光)照射被检样品，激发荧光物质发出可见的荧光，荧光携带有被检样品的信息，荧光通过透镜成像、滤光片滤光以供拍摄探测，最终采集被检样品的成像信息。传统的荧光显微术采用的滤光片一般只有一个带通，只允许非常窄的波长范围内的光通过，这导致成像的，光谱范围比较窄，很难反映每个像点的光谱数据，一次采集到的被检样品的信息不全面，如果要测试每个像点在比较宽的光谱范围内荧光光谱时，需要不断要切换不同波段范围的滤光片，采集样品数据的效率非常低。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供了一种多光谱成像装置，旨在实现被检样品的宽光谱范围的成像，提高样品信息的采集效率。
本实用新型的实施例提供一种多光谱成像装置，该多光谱成像装置包括用于放置样品的样品台、用于发射光束的光源模组、用于反射所述光束至所述样品台的第一镜片、用于成像的成像透镜、用于滤光的液晶可调滤光器件以及用于接收图像信息的探测器；所述样品台位于成像透镜的物平面，所述探测器位于所述成像透镜的像平面，所述液晶可调滤光器件位于所述成像透镜与所述探测器之间，所述成像透镜、所述液晶可调滤光器件和所述探测器在同一光轴上。
其中，所述光源模组包括依次排列于同一光轴上的光源器件、第一透镜和第一滤光片；
所述光源器件发射扩散的光束，所述第一透镜使所述扩散的光束平行出射，所述第一滤光片对平行出射的光束进行滤波。
其中，所述第一镜片为二向色镜，所述二向色镜位于所述光轴上，与所述光轴成45°放置。
其中，所述二向色镜位于所述成像透镜与所述样品台之间。
其中，所述二向色镜位于所述成像透镜与所述液晶可调滤光器件之间。
其中，所述光源器件为汞灯。
其中，所述二向色镜用于反射波长小于或等于400nm的光束且透射高于400nm的光束。
其中，所述第一滤光片的透射波长范围为[340nm,390nm]。
其中，还包括可调节输出电压的电压源，所述电压源连接所述液晶可调滤光器件。
本实用新型实施例提供的多光谱成像装置包括用于放置样品的样品台、用于发射光束的光源模组、用于反射所述光束至所述样品台的第一镜片、用于成像的成像透镜、用于滤光的液晶可调滤光器件以及用于接收图像信息的探测器；所述样品台位于成像透镜的物平面，所述探测器位于所述成像透镜的像平面，所述液晶可调滤光器件位于所述成像透镜与所述探测器之间，所述成像透镜、所述液晶可调滤光器件和所述探测器在同一光轴上。该多光谱成像装置能够实现被检样品的宽光谱范围的成像，提高了被检样品信息的采集效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种多光谱成像装置的光路图；
图2是本实用新型另一实施例提供的一种多光谱成像装置的光路图；
图3是本实用新型另一实施例提供的一种多光谱成像装置的光路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供一种多光谱成像装置100，多光谱成像装置100的光路结构请参考图1-3。
该多光谱成像装置100包括用于放置样品的样品台105、用于发射光束的光源模组10、用于反射所述光束至所述样品台的第一镜片104、用于成像的成像透镜106、用于滤光的液晶可调滤光器件107以及用于接收图像信息的探测器108。
所述样品台105位于成像透镜106的物平面，所述探测器108位于所述成像透镜106的像平面，所述液晶可调滤光器件107位于所述成像透镜106与所述探测器108之间，所述成像透镜106、所述液晶可调滤光器件107和所述探测器108在同一光轴上。
该多光谱成像装置100的工作原理如下：光源模组10发射平行的光束(激发光束)，激发光束经第一镜片104反射至样品(荧光物质)台上，激发光束照射放置于样品台105上的样品激发具有不同波长的荧光，荧光通过成像透镜106成像、经过液晶可调滤光器件107滤光后到达位于像面的探测器108，探测器108的接收图像信息。
上述光路结构中的光学元件的位置以及样品台的位置可调节，在使用该多光谱成像装置100时，为了使成像的分辨率达到最佳效果，可对光路结构中元件的位置进行微调。
液晶可调滤光器件107(Liquid Crystal Tunable Filter，简称LCTF)是一种带通滤光片，以液晶电控可变延迟片为主要元件构成的可调滤光片，通过输入不同的电压迅速改变光谱通带的位置，实现光谱寻址或多光谱扫描，完成一定谱段内的连续光谱分析，因此可实现对同一场景进行高速的连续光谱扫描成像，且利用LCTF实现成像的分辨率较高。
在一实施例中，该多光谱成像装置100还包括可调节输出电压的电压源，所述电压源连接所述液晶可调滤光器件107，通过调节电压源输出的电压可以控制液晶可调滤光器件107的带通光谱为我们所需要光谱范围。
假如探测器108为一600万像素的CCD(Charge-coupled Device)相机，一次可采集600万个点在每个光谱上光强信息，利用本实用新型实施例的多光谱成像装置100可达的分辨率为8nm，即每次能采集到的光谱信息的带宽为8nm。假设荧光的光谱范围为400nm-720nm，每次采集400nm-720nm的光强信息所需的时间为0.5s，光谱带宽为320nm，分辨率为8nm，则需要采集40次，那么采集600万个点光谱信息只需20s。而按照传统的荧光成像，所使用的普通滤光片的带通光谱范围一般为50nm或10nm，测试400～720nm的荧光光谱，需要切换至少6次或32次不同波段范围的滤光片，采集速度非常慢；另外，采用带通光谱范围为50nm的滤光片得到的分辨率交底，若采用带通光谱范围为10nm的滤光片，可提高成像的分辨率，但由于滤波片的带通更窄，所需的采集时间会增加。因此，本实用新型的多光谱成像装置100可实现快速采集完整的样品信息，采集效率非常高、成像分辨率高。
在一实施例中，所述光源模组10包括依次排列于同一光轴上的光源器件101、第一透镜102和第一滤光片103。所述光源器件101用于发射扩散的光束，所述第一透镜102用于使所述扩散的光束平行出射，所述第一滤光片103用于对平行出射的光束进行滤波。
光源模组10的工作原理如下：光源器件101发射具有一定发散角的光束，光束经第一透镜(为凸透镜)102后平行出射，经第一滤光片103滤波后出射为单色的平行光。
选择的第一滤光片103和第一镜片104依据光源器件101发射的光束的光谱特性而选择。
例如，在一实施例中，选择的光源器件101为汞灯，则采用透射波长范围为[340nm,390nm]的第一滤光片103，例如第一滤光片103的一面镀有365nm的高透膜(透射率理论上可达100％)，带宽范围为50nm。
汞灯的发射光谱为200～600nm，强度在365nm和435nm处有两个峰值，第一滤光片103能使汞灯中大部分的365nm的光束透射，第一镜片104使透射的365nm的光束大部分发射至样品台105上，照射样品使样品发射荧光。
在另一实施例中，第一镜片104为二向色镜，若选择的光源器件101为汞灯，则该二向色镜的截止波长为400nm，能够反射波长小于或等于400nm的光束且透射波长高于400nm的光束。该二向色镜与成像透镜106、液晶可调滤光器件107以及探测器108位于同一光轴上，且与该光轴成45°放置，该二向色镜能使光源模组10发射的光束反射至样品处，同时可以使样品发射的荧光透射，因此所选择的二向色镜的透射波段与需要采集的荧光光谱相匹配，例如需要采集的荧光光谱为400nm-720nm，则二向色镜的透射波段应当包括400nm-720nm。
该二向色镜位于所述成像透镜106与所述液晶可调滤光器件107之间，如图1所示，或位于所述成像透镜106与所述样品台105之间，如图2所示。
需要说明的是，图1中的激发光束是从第一镜片104的中心垂直于镜面入射，图1中激发光束的偏离仅为了将激发光束和荧光光束区别开。
在一实施例中，第一镜片104为反射镜，位于成像透镜106、液晶可调滤光器件107和探测器108共同的光轴之外，如图3所示，以便样品发射的荧光可通过成像透镜106和液晶可调滤光器件107后到达位于像面的探测器108。
本实用新型实施例提供的多光谱成像装置100，能够实现被检样品的宽光谱范围的成像，提高了被检样品信息的采集效率。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种多光谱成像装置，其特征在于，包括用于放置样品的样品台、用于发射光束的光源模组、用于反射所述光束至所述样品台的第一镜片、用于成像的成像透镜、用于滤光的液晶可调滤光器件以及用于接收图像信息的探测器；
所述样品台位于成像透镜的物平面，所述探测器位于所述成像透镜的像平面，所述液晶可调滤光器件位于所述成像透镜与所述探测器之间，所述成像透镜、所述液晶可调滤光器件和所述探测器在同一光轴上。
2.根据权利要求1所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述光源模组包括依次排列于同一光轴上的光源器件、第一透镜和第一滤光片；
所述光源器件用于发射扩散的光束，所述第一透镜用于使所述扩散的光束平行出射，所述第一滤光片用于对平行出射的光束进行滤波。
3.根据权利要求1所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述第一镜片为二向色镜，所述二向色镜位于所述光轴上，与所述光轴成45°放置。
4.根据权利要求3所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述二向色镜位于所述成像透镜与所述样品台之间。
5.根据权利要求3所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述二向色镜位于所述成像透镜与所述液晶可调滤光器件之间。
6.根据权利要求2所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述光源器件为汞灯。
7.根据权利要求3所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述二向色镜用于反射波长小于或等于400nm的光束且透射高于400nm的光束。
8.根据权利要求6所述的多光谱成像装置，其特征在于，所述第一滤光片的透射波长范围为340nm至390nm。
9.根据权利要求1所述的多光谱成像装置，其特征在于，还包括可调节输出电压的电压源，所述电压源连接所述液晶可调滤光器件。
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|---|---|---|---|---|
| CN111380848A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-07 | 南京微纳科技研究院有限公司 | 一种高光谱活体荧光分子成像***及方法 |
| CN113984631A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-28 | 桂林电子科技大学 | 基于动态散斑照明的宽场多光谱荧光显微成像方法和*** |
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