【技术实现步骤摘要】
一种光谱显微成像装置及实现方法
[0001]本专利技术涉及光谱成像领域,具体涉及一种多重光谱显微成像装置。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的不足,本专利技术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。
[0005]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 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光谱显微成像装置,其特征在于,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;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。2.根据权利要求1所述的一种光谱显微成像装置的实现方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:光从照明光源(1)出发,照射到载物台(2)上,载物台(2)上的观测物体被照亮;再由显微物镜3的成像镜头将观测物体的实像投在视场光阑(4)所在的平面,亦即投射在了闪耀光栅6上;此时,观测物体的实像与闪耀光栅(6)的刻线面重合,闪耀光栅(6)表面的观测物体的实像发生色散;步骤二:由于带通滤波器(7)的带通特性,闪耀光栅亮度最高的+1级中待记录的光谱波段L1至Ln单独通过,经过4F中继透镜(5)重新汇聚到微透镜阵列(8)上;步骤三:由于映射在闪耀光栅(6)表面的观测物体实像的色散角度不同,不同波长的光重新汇聚在微透镜阵列(8)上实像不仅会有不同的出射角,还会在微透镜焦平面(10)上沿着一个维度发生色散,光透过不规则的掩膜,形成掩膜和物象相叠加的图像,观测到物体色散后的实像经过4F中继透镜(5成像)在CCD阵列(9)的像素阵列上,并通过相机获取图像信息;步骤四:CCD阵列(9)的像素阵列中的子像素(11)区域在微透镜阵列8中每一个微透镜都有对应,子像素(11)大小为N
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N个像素,其中N为奇数,且3<N<13,并且经过该微透镜的出射光会投射到子像素11的中间一行像素上,此时,将子像素(11)中中间一行对应位置的像素重新组合,组合方式为,将每个微透镜对应的子像素(11)中的第(N+1)/2行的第i个像素按照微透镜位置排序组合为第i张图Ai,其中i=1,2
……
N,即可得到载物台(2)上观测物体在λi波长下对应的光谱图像Ai,其中λi=L1...
【专利技术属性】
技术研发人员:颜成钢,柴夏媛,吕彬彬,孙垚棋,张继勇,李宗鹏,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:
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