基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法与流程

本发明涉及配合显微镜使用的基于成像端扫描的成像光谱仪的设计方法，该成像光谱仪对经显微镜放大后的成像目标进行扫描成像，改进了常用的对未经放大的物方扫描方法，降低了对扫描机构移动精度的依赖，极大提高了获取的高光谱成像数据的成像质量。

背景技术：

成像光谱技术拥有卓越的光谱成像信息获取能力，推扫狭缝机制扫描成像作为常用的数据获取方式，除了可获得目标物的光谱信息外，也可以获得目标成分的空间分布信息，已成为光学探测技术的又一个强有力的手段。同时因医学、工业、农业、食品、物理、化学、地质、矿物、污染、光电检测等领域的微小目标光谱成像信息获取需求，对显微成像光谱技术提出了高要求。

目前常用的显微高光谱成像技术的扫描方式是物方扫描，即平移显微镜的载有微小目标的载物平移台，这种方法对载物平移台的平移精度、平移重复性等指标要求非常高，往往没办法达到使用需求，使得显微成像光谱仪的成像分辨精度、扫描维像质均匀性等成像质量严重受到载物平移台的限制，同时载物平移台的使用极大提升了显微成像光谱系统的价格。

技术实现要素：

有鉴于此，提出基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，该方法改进了传统物方扫描数据获取方法，采用对经显微镜放大后的像方进行扫描的成像端扫描数据获取方法，和传统的物方扫描方式相比，成像端像方扫描方式对扫描移动装置的精度及重复性要求降低了几十甚至上百倍，极大提高了扫描成像光谱数据的成像质量，同时降低了显微成像光谱系统的成本。

实现本发明的技术方案如下：

基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，对经显微镜放大的像方进行高光谱成像数据扫描采集；

基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，其成像光谱仪采用狭缝推扫体制；

基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，其扫描模式分为以下几种：

(1)整机平移(见图1)或旋转模式(见图2)：即使用平移台/旋转台对成像光谱仪整机进行平移/旋转，成像光谱仪的镜头耦合对准显微镜的侧出光口，实现成像光谱仪对侧出光口输出的目标放大像的数据扫描采集。

(2)扫镜扫描模式(见图3)：即使用扫镜作为成像光谱仪和显微镜侧出光口之间的耦合器件，通过扫镜的扫描实现成像光谱仪对显微镜侧出光口输出的目标放大像的数据扫描采集。

(3)狭缝移动模式(见图4)：即通过使用电机控制狭缝移动的方式，实现对显微镜侧出光口输出的目标放大像的数据扫描采集。

基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，扫描采集流程如下：

(1)将目标放置显微镜载物台上，显微镜对目标进行放大成像，所成的像通过侧出光口进行输出；

(2)成像光谱仪的镜头耦合对准显微镜的侧出光口，接收侧出光口输出的目标放大成像数据；

(3)利用扫描成像机制，实现成像光谱仪狭缝光谱数据的扫描成像，该扫描机制分为以下种：

利用成像光谱仪整机下方装载的平移台/旋转台对成像光谱仪整机进行平移/旋转的扫描机制；

在成像光谱仪镜头与显微镜侧出光口之间加载扫描镜，利用扫描镜旋转的扫描机制；

利用在成像光谱仪镜头后方的狭缝上加载垂直于狭缝方向移动的电机，实现扫描机制。

有益效果：

本发明和传统物方扫描数据获取方法相比，具有以下优点：

(1)对放大后的目标的像进行成像，能将数据采集空间分辨率精度扩大几十倍；

(2)通过对放大后的目标的像进行成像光谱扫描，本发明使用的方式将电机移动精度需求降低几十甚至上百倍，大大降低了对电机移动精度的需求，更容易实现；

(3)传统的物方扫描方法要求电机移动的精度为微米及以下量级，因此造价非常高，本发明使用的方式将电机移动精度需求降低几十甚至上百倍，因此大大节约了显微成像光谱系统的成本。

附图说明

图1所示为本发明整机平移模式成像端扫描的显微成像光谱仪工作示意图。

图2所示为本发明整机旋转模式成像端扫描的显微成像光谱仪工作示意图。

图3所示为本发明扫镜扫描模式成像端扫描的显微成像光谱仪工作示意图。

图4所示为本发明狭缝移动模式成像端扫描的显微成像光谱仪工作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提出基于成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，该方法改进了传统物方扫描数据获取方法，采用对经显微镜放大后的像方进行扫描的成像端扫描数据获取方法，和传统的物方扫描方式相比，成像端像方扫描方式对扫描移动装置的精度及重复性要求降低了几十甚至上百倍，极大提高了扫描成像光谱数据的成像质量，同时降低了显微成像光谱系统的成本。

成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法，采用狭缝推扫体制，对经显微镜放大的像方进行高光谱成像数据扫描采集，具有三种扫描采集模式，分别对其进行实施方式进行描述。

实施方式1

本实施方式提供了一种基于整机平移(见图1)或旋转模式(见图2)的成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法。其基本内容如下：

(1)将目标放置显微镜载物台上，显微镜对目标进行放大成像，所成的像通过侧出光口进行输出；

(2)成像光谱仪的镜头耦合对准显微镜的侧出光口，接收侧出光口输出的目标放大成像数据；

(3)利用成像光谱仪整机下方装载的平移台/旋转台对成像光谱仪整机进行平移/旋转扫描，实现成像光谱仪狭缝光谱数据的扫描成像。

实施方式2

本实施方式提供了一种基于扫镜扫描模式(见图3)的成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法。其基本内容如下：

(1)将目标放置显微镜载物台上，显微镜对目标进行放大成像，所成的像通过侧出光口进行输出；

(2)成像光谱仪的镜头耦合对准显微镜的侧出光口，接收侧出光口输出的目标放大成像数据；

(3)在成像光谱仪镜头与显微镜侧出光口之间加载扫描镜，利用扫描镜旋转的扫描机制，利用扫描镜旋转进行扫描，实现成像光谱仪狭缝光谱数据的扫描成像。

实施方式3

本实施方式提供了一种基于狭缝移动模式(见图4)的成像端扫描的显微成像光谱仪设计方法。其基本内容如下：

(1)将目标放置显微镜载物台上，显微镜对目标进行放大成像，所成的像通过侧出光口进行输出；

(2)成像光谱仪的镜头耦合对准显微镜的侧出光口，接收侧出光口输出的目标放大成像数据；

(3)利用在成像光谱仪镜头后方的狭缝上加载垂直于狭缝方向移动的电机，通过电机的移动，实现成像光谱仪狭缝光谱数据的扫描成像。