專利名稱：掃描多光譜顯微成像方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于應用光學領域中的多光譜顯微成像技術，特別是把光學掃描顯微成像和多光譜分析技術相結合的一種方法和裝置。
光學掃描顯微成像技術是七十年代末期發展起來的一種高精度掃描的數字成像技術，它的分辨率高(可達0.2μm)、視場大，特別是與數字圖像處理技術結合在一起，使其功能大為擴展。以西德卡爾·蔡氏公司(OPTON)生產的LSM10、LSM20、LSM30激光掃描顯微鏡和日本激光技術公司生產的1LM11、2LM11激光掃描顯微鏡(《映像情報》1988.1.)為代表的產品則是這一技術的體現，此項技術已在大規模集成電路的檢測、生物醫學、礦物分析等方面獲得應用，但由于它們都是采用單一激光作為光源，故使用起來受到一定局限，特別是用于分析物質的特性時，由于待測樣品的透射率或反射率大都是與波長有關，因而采用待測樣品的光譜特性來分析物質的特性則成為光學掃描顯微成像技術的一個難點。
為了適應遙感技術的發展，近幾年出現的成像光譜技術，除了用線掃描的辦法獲得地面信息外，還把每個像元進行光譜分析，形成目標的多光譜圖像。這樣可以使信息量成倍地增加。但目前由于高分辨率面陣列器件制作的困難，給大信息量在傳輸、存貯、處理上帶來了不便，因此離實用還有相當的距離，而且其系統結構非常復雜。
本發明的目的是為了補償目前光學掃描顯微成像技術和成像光譜技術所存在的不足，更好地滿足顯微成像技術的要求，增強對顯微物體觀察的手段，而尋找一種把光學掃描顯微成像技術與成像光譜技術相結合，以形成掃描多光譜顯微成像的方法，并提供一種實現這種方法的實用裝置。
本發明是利用白光光源經顯微光學系統照射樣品上很小的一點(～1μm)，進行高速逐點掃描，掃描的同時把每個像點用光譜分解元件進行光譜分解，再用線陣探測器接收各個波段的光強，并進行處理成像。其中高速逐點掃描可采用機械掃描方式或者光學掃描方式。由于待測的目標對不同波長的光的吸收和反射情況不同，對逐點的信息經處理，可同時得到同一目標的不同波段的圖像，故可根據使用者的需要選擇波段。
利用本發明可做成透射式(透射率成像)或反射式(反射率成像)的掃描多光譜顯微成像裝置，也可將兩種組合成一個系統。

圖1是透射式掃描多光譜顯微成像裝置的示意圖，圖2是反射式掃描多光譜顯微成像裝置的示意圖。均由光源1、聚光鏡2、小孔光欄3、物鏡4、準直鏡6、光譜分解元件7、付里葉變換透鏡8、線陣列探測器9、處理器10、控制系統11、載物臺12及顯示器13構成。反射式掃描顯微成像裝置設有分束鏡14。由光源1發出的光經聚光鏡2聚焦到小孔光欄3上形成點源，物鏡4把點源成像在樣品5上(～1μm大小)，樣品裝在由控制系統11控制的可移動的載物臺12上，完成兩維掃描，準直鏡6將成像光束準直，同時經光譜分解元件7進行光譜分解，由付里葉變換透鏡8形成不同波長的譜，線陣列探測器9探測不同光譜的光強，經處理器10處理，由顯示器13同時顯示出同一樣品的不同波長的圖像。其中光譜分解元件7可采用透射式或反射式。
本發明的最佳實施裝置為，光源1采用連續譜的鹵鎢燈及分立譜的高壓汞燈，光譜分解元件7采用反射式或透射式衍射光柵，線陣列探測器9采用CCD線陣列，控制系統11采用由微機控制的可進行兩維移動的電控機構，處理器10采用微計算機。
本發明構思新穎，系統結構簡單，可同時對同一目標顯示出所需要的不同波長的透射率或反射率圖像，信息量成倍增加，同時還可對每個光譜的像或多個光譜的像進行處理，如圖像增強、彩色編碼、圖像相減等。對于反射式裝置還可用來觀察透明物質內部的特性，具有層析作用。可廣泛應用于大規模集成電路的檢測、生物醫學標本的測試、礦物分析中，使顯微鏡走向自動化和智能化。
權利要求
1.一種把光學掃描顯微成像技術與成像光譜技術相結合，以形成掃描多光譜顯微成像的方法是利用光源經顯微光學系統照射樣品，對樣品待測區域進行高速逐點掃描后用探測器接收進行處理，其特征在于光源采用白光源經顯微光學系統照射樣品上很小的一點，進行高速逐點掃描的同時把每個像點用光譜分解元件進行光譜分解，再用線陣列探測器接收各個波段的光強，而進行處理成像。
2.利用光學掃描顯微成像技術與成像光譜技術相結合而形成的掃描多光譜顯微成像裝置是由光源1、聚光鏡2、小孔光欄3、物鏡4、準直鏡6、探測器9、處理器10、控制系統11、載物臺12及顯示器13構成，其特征在于光源1采用白光光源，控測器9采用線陣列探測器，并設有光譜分解元件7，以構成由白光源1發出的光經聚光鏡2聚焦到小孔光欄3上形成點源，物鏡4把點源成象在由控制系統11控制的可移動載物臺12上的樣品5上，準直鏡6將成像光束準直，由光譜分解元件7進行光譜分解，經付里葉變換透鏡8和線陣列探測器9送處理器10成像，由顯示器13顯示的系統。
3.根據權利要求2所述的掃描多光譜顯微成像裝置，其特征在于聚光鏡2與小孔光欄3間有分束鏡14，以構成反射式掃描多光譜顯微成像系統。
4.根據權利要求2或3所述的掃描多光譜顯微成像裝置，其特征在于光譜分解元件7可采用透射式或反射式。
全文摘要
掃描多光譜顯微成像方法及其裝置。
文檔編號G02B27/20GK1057910SQ9010341
公開日1992年1月15日 申請日期1990年7月4日 優先權日1990年7月4日
發明者胡家升, 鄒振書, 郝志航 申請人:中國科學院長春光學精密機械研究所