專利名稱：一種小孔顯微成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)及光子學(xué)領(lǐng)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(shù)：
從傳統(tǒng)光路中的光闌，到小孔照相機(jī)，再到近場光學(xué)的掃描探針，小孔 作為一個最簡單的光學(xué)器件，在科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù) 的發(fā)展，人們對小孔光傳輸行為也有了更加深入的認(rèn)識，小孔在近場掃描顯 微成像技術(shù)、近場光譜學(xué)、微納物體控制技術(shù)(如光鑷、生物及藥物篩選技 術(shù)等)等前沿科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
光譜學(xué)及光譜技術(shù)是光學(xué)和光子學(xué)的一個非常重要的分支，在科學(xué)研究、 工業(yè)生產(chǎn)及檢測中具有廣泛而重要的應(yīng)用。小孔和CCD器件的組合實現(xiàn)了無 透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。由于光在自由空間傳播，不受各種光學(xué)材料傳輸波長的限 制，因此，該系統(tǒng)具有較寬的光譜應(yīng)用范圍、無色差及像差等失真、結(jié)構(gòu)緊 湊簡單、成本低、波長切換方便等優(yōu)點。而具有透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，相應(yīng)的工 作波長需要相應(yīng)材料的透鏡和鍍膜，光學(xué)元件尺寸較大，系統(tǒng)復(fù)雜并且調(diào)試 困難，對于大范圍光譜測量方面的應(yīng)用是非常不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種結(jié)構(gòu)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(fā)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(jìn)行 上下、前后、左右移動。CCD傳感器設(shè)置在傳感器架上，成像室為倒立的內(nèi)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(yīng)。成像室的錐頂開有小孔，小孔的直徑為O. 1 0.3mm。 成像室內(nèi)活動設(shè)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(shè)置在成像室的正下方，光源 對應(yīng)載物臺設(shè)置。
本發(fā)明的有益效果是
(1) 由于沒有任何透鏡，因此適當(dāng)設(shè)計小孔及CCD參數(shù)，可實現(xiàn)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(yīng)，并且具有無限景深；
(3) 濾光片及CCD傳感器均可更換，可進(jìn)行各類光譜的成像研究；
(4) 應(yīng)用范圍廣，可用于各類光譜成像、各類放大成像應(yīng)用、各類復(fù)印及 掃描裝置，如在線產(chǎn)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。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)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(jìn)行上下、前后、左右移動。CCD傳感器3設(shè)置在傳感器架2上，成像室4 為倒立的內(nèi)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(yīng)。成像室4的錐頂開有小孔6，小孔 6的直徑為0. lmm。成像室4內(nèi)活動設(shè)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(shè)置在成像室4的正下方，光源9對應(yīng)載物臺8設(shè)置。進(jìn)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(yuǎn)小于小孔到CCD傳感器芯片的感光面，樣品被激光光源 所發(fā)出的光照亮，樣品在發(fā)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(zhuǎn)化為電信號，通過圖像采集 卡傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中，由相關(guān)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(jìn)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(zhuǎn)換為電信號后經(jīng)圖像采集卡傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中處理。
權(quán)利要求
1、一種小孔顯微成像裝置，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，CCD傳感器設(shè)置在傳感器架上，其特征在于成像室為倒立的內(nèi)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(yīng)；成像室的錐頂開有小孔，小孔的直徑為0.1～0.3mm；成像室內(nèi)活動設(shè)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(shè)置在成像室的正下方，光源對應(yīng)載物臺設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小孔顯微成像裝置，現(xiàn)有的顯微成像裝置尺寸較大，系統(tǒng)復(fù)雜并且調(diào)試?yán)щy。本發(fā)明包括光源、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，CCD傳感器設(shè)置在傳感器架上，成像室為倒立的內(nèi)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(yīng)。成像室的錐頂開有小孔。成像室內(nèi)活動設(shè)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(shè)置在成像室的正下方，光源對應(yīng)載物臺設(shè)置。本發(fā)明可實現(xiàn)從可見到紅外的寬光譜放大成像，不存在漸暈效應(yīng)且具有無限景深。
文檔編號G03B15/00GK101620362SQ20091009946
公開日2010年1月6日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者時堯成, 王博文, 閻春生 申請人:浙江大學(xué)