【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微型化显微成像系统和方法，具体涉及一种基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统和方法。目前微型化显微成像技术具有体积小，成像视场大的优点。将核心元件梯度折射率透镜与光纤传像束进行结合，改变传像方式，可以实现对微孔内壁的检测。
技术介绍
1、微型化显微镜(miniscope)的诞生初衷是为了能更好的对自由活动小鼠的脑部进行实成像和观测。自从光学显微镜的专利技术以来，一直在不断追求的是多功能活体显微镜，像培养皿的活细胞观测已经十分成熟，但哺乳动物的活体成像仍然面临着很大的挑。在哺乳动物物种中，小鼠是针对细胞特性进行靶向操纵的卓越且生命力顽强遗传模型，但使用光学显微镜对其大脑进行观察时仍然需要将其四肢和头部固定，将物镜固定在头部上方进行观测，这种对其正常行为活动的限制在很大程度上会影响获取信息的普遍性。制作工艺的提升是小型化集成中最关键性的进步，以梯度折射率透镜(grinlens)代替传统物镜，以小尺寸光学元件替换常规尺寸光学元件，将所有光学元件集成在3d打印的外壳内，一个可以被戴在头上的微型化显微镜应运而生。但其特有的优势在工业显微成像检测领域却从未得到开发，miniscope不仅体积小，还有着微米级的分辨率和毫米级的视场，通过适应性的改进，可以应用到特殊情况条件下的工业检测。
技术实现思路
1、在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分
2、鉴于此，为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统和方法，采用梯度折射率透镜代替单物镜的方式，在保证分辨率和视场的前提下，可以对光学元件进行高度集成，减小显微成像系统的体积。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、方案一：本专利技术提供了一种基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：包括照明模块和微型化成像采集模块；
5、所述照明模块按照光线传播方向依次为：白光光源、分光镜、光纤传像束、梯度折射率透镜和反射棱镜；
6、所述微型化成像采集模块按照光线传播方向依次为：微孔样品内壁、反射棱镜、梯度折射率透镜、光纤传像束、分光镜、聚焦透镜和ccd相机；
7、梯度折射率透镜的侧方设置微孔样品内壁。
8、进一步的：所述的白光光源集成到装置中，置于光纤传像束后，不占用额外的体积。
9、进一步的：所述的反射棱镜尺寸为1mm×1mm×1mm，梯度折射率透镜直径尺寸为1mm，光纤传像束直径尺寸为2mm。
10、进一步的：所述的梯度折射率透镜na＝0.5，f＝5mm，反射棱镜安装在梯度折射率透镜下方，将探测光路旋转90°，同时调整反射棱镜和梯度折射率透镜的间距可以改变横向工作距离。
11、进一步的：所述的反射棱镜、梯度折射率透镜和光纤传像束集成在直径尺寸为2mm的外壳中。
12、进一步的：所述的光纤传像束为柔性光纤，一端固定在探针外壳中，另一端与分光镜、聚焦透镜、ccd相机和白光光源置于固定在探针外部。
13、方案二：本专利技术提出的一种基于梯度折射率透镜的微孔显微成像方法，该方法是基于方案一中任一所述基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统实现的，包括以下步骤：
14、数据采集步骤：
15、步骤a、白光光源发出的光经过一系列光学元件后照亮微孔样品内壁。
16、步骤b、微孔样品内壁表面发出的反射光经反射棱镜、梯度折射率透镜、光纤传像束和分光镜后透射至聚焦透镜，平行光经聚焦透镜聚焦至ccd相机。
17、步骤c、旋转探针外壳，对微孔样品内壁进行360°成像检测。
18、进一步的：所述步骤c中，探针固定在多轴机械臂上，可以实现横向移动，轴向移动和同轴旋转。
19、有益效果
20、本专利技术基于微型化显微成像技术具有体积小，成像视场大和分辨率高的优点。使用反射棱镜将光路旋转90°，实现在最小机械尺寸上对孔内壁进行成像观测。通过改变反射棱镜与梯度折射率透镜间的距离，以达到对实际横向工作距离的改变，适应对不同尺寸的微孔进行检测。
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1.基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：包括照明模块和微型化成像采集模块；
2.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的白光光源(9)集成到装置中，置于光纤传像束(4)后，不占用额外的体积。
3.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的反射棱镜(2)尺寸为1mm×1mm×1mm，梯度折射率透镜(3)直径尺寸为1mm，光纤传像束(4)直径尺寸为2mm。
4.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的梯度折射率透镜(3)NA＝0.5，f＝5mm，反射棱镜(2)安装在梯度折射率透镜(3)下方，将探测光路旋转90°，同时调整反射棱镜(2)和梯度折射率透镜(3)的间距可以改变横向工作距离。
5.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的反射棱镜(2)、梯度折射率透镜(3)和光纤传像束(4)集成在直径尺寸为2mm的外壳(5)中。
6.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微
7.基于梯度折射率透镜的微孔显微成像方法，该方法是基于权利要求1～6中任一所述基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统实现的，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像方法，其特征在于：所述步骤c中，探针固定在多轴机械臂上，可以实现横向移动，轴向移动和同轴旋转。
...【技术特征摘要】
1.基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：包括照明模块和微型化成像采集模块；
2.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的白光光源(9)集成到装置中，置于光纤传像束(4)后，不占用额外的体积。
3.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的反射棱镜(2)尺寸为1mm×1mm×1mm，梯度折射率透镜(3)直径尺寸为1mm，光纤传像束(4)直径尺寸为2mm。
4.根据权利要求1所述的基于梯度折射率透镜的微孔显微成像系统，其特征在于：所述的梯度折射率透镜(3)na＝0.5，f＝5mm，反射棱镜(2)安装在梯度折射率透镜(3)下方，将探测光路旋转90°，同时调整反射棱镜(2)和梯度折射率透镜(3)的间距可以改变横向工作距离。
【专利技术属性】
技术研发人员：李浩宇，刘文灏，苏德尔，赵唯淞，尚关玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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