专利名称：一种小孔显微成像装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学及光子学领域，涉及一种基于小孔和CCD的宽光谱无透 镜的显微成像装置。
背景技术：
从传统光路中的光阑，到小孔照相机，再到近场光学的扫描探针，小孔 作为一个最简单的光学器件，在科学研究中具有广泛的应用。随着科学技术 的发展，人们对小孔光传输行为也有了更加深入的认识，小孔在近场扫描显 微成像技术、近场光谱学、微纳物体控制技术(如光镊、生物及药物筛选技 术等)等前沿科学技术领域具有重要应用。
光谱学及光谱技术是光学和光子学的一个非常重要的分支，在科学研究、 工业生产及检测中具有广泛而重要的应用。小孔和CCD器件的组合实现了无 透镜的光学系统。由于光在自由空间传播，不受各种光学材料传输波长的限 制，因此，该系统具有较宽的光谱应用范围、无色差及像差等失真、结构紧 凑简单、成本低、波长切换方便等优点。而具有透镜的光学系统，相应的工 作波长需要相应材料的透镜和镀膜，光学元件尺寸较大，系统复杂并且调试 困难，对于大范围光谱测量方面的应用是非常不利的。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种结构简单的基于小孔和CCD的 宽光谱无透镜的显微成像装置。
本发明的小孔显微成像装置包括光源、载物台、CCD传感器、成像室、滤 光片、图像采集卡和三维活动支架。
三维活动支架上安装有传感器架，传感器架可以在三维活动支架上进行 上下、前后、左右移动。CCD传感器设置在传感器架上，成像室为倒立的内部 中空的圆锥体，成像室底面与传感器架配合连接。CCD传感器芯片的感光面与成像室的底面位置对应。成像室的锥顶开有小孔，小孔的直径为O. 1 0.3mm。 成像室内活动设置有滤光片，小孔所在平面、滤光片平面均与成像室底面平 行。CCD传感器与图像采集卡信号连接。载物台设置在成像室的正下方，光源 对应载物台设置。
本发明的有益效果是
(1) 由于没有任何透镜，因此适当设计小孔及CCD参数，可实现从可见到 红外的宽光谱放大成像；
(2) 由于没有任何透镜，因此不存在各类像差、球差等失真，也不存在影 响显微镜分辨率的渐晕效应，并且具有无限景深；
(3) 滤光片及CCD传感器均可更换，可进行各类光谱的成像研究；
(4) 应用范围广，可用于各类光谱成像、各类放大成像应用、各类复印及 扫描装置，如在线产品检测仪等；
(5) 可方便更换CCD、探测器、滤光片等主要部件，可以适合于从紫外到 红外各种波段的光谱分析及测试工作。
图l为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的成像装置包括光源9、载物台8、 CCD传感器3、 成像室4、滤光片5、图像采集卡10和三维活动支架1。
三维活动支架1上安装有传感器架2，传感器架2可以在三维活动支架1 上进行上下、前后、左右移动。CCD传感器3设置在传感器架2上，成像室4 为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架2配合连接。CCD传感器 芯片的感光面与成像室4的底面位置对应。成像室4的锥顶开有小孔6，小孔 6的直径为0. lmm。成像室4内活动设置有滤光片5，小孔6所在平面、滤光 片5平面均与成像室4底面平行。CCD传感器3与图像采集卡10信号连接。 载物台8设置在成像室4的正下方，光源9对应载物台8设置。进行荧光光谱的研究时，将待测样品7放置于小孔6下端的载物台8上， 其到小孔6的距离远小于小孔到CCD传感器芯片的感光面，样品被激光光源 所发出的光照亮，样品在发出荧光，通过小孔入射到CCD传感器芯片的感光 面上，滤光片只允许荧光通过，该荧光信号被转化为电信号，通过图像采集 卡传输到计算机中，由相关的图像及信号处理软件处理，得到样品表面的荧 光特性信息。
进行文字和图片扫描时，文档被白光光源照亮后通过小孔入射到CCD传感 器芯片的感光面上，转换为电信号后经图像采集卡传输到计算机中处理。
权利要求
1、一种小孔显微成像装置，包括光源、载物台、CCD传感器、成像室、滤光片、图像采集卡和三维活动支架；三维活动支架上安装有传感器架，CCD传感器设置在传感器架上，其特征在于成像室为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架配合连接；CCD传感器芯片的感光面与成像室的底面位置对应；成像室的锥顶开有小孔，小孔的直径为0.1～0.3mm；成像室内活动设置有滤光片，小孔所在平面、滤光片平面均与成像室底面平行；CCD传感器与图像采集卡信号连接；载物台设置在成像室的正下方，光源对应载物台设置。
全文摘要
本发明涉及一种小孔显微成像装置，现有的显微成像装置尺寸较大，系统复杂并且调试困难。本发明包括光源、载物台、CCD传感器、成像室、滤光片、图像采集卡和三维活动支架。三维活动支架上安装有传感器架，CCD传感器设置在传感器架上，成像室为倒立的内部中空的圆锥体，成像室底面与传感器架配合连接。CCD传感器芯片的感光面与成像室的底面位置对应。成像室的锥顶开有小孔。成像室内活动设置有滤光片，小孔所在平面、滤光片平面均与成像室底面平行。CCD传感器与图像采集卡信号连接。载物台设置在成像室的正下方，光源对应载物台设置。本发明可实现从可见到红外的宽光谱放大成像，不存在渐晕效应且具有无限景深。
文档编号G03B15/00GK101620362SQ20091009946
公开日2010年1月6日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者时尧成, 王博文, 阎春生 申请人:浙江大学