线结构光共焦扫描显微镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种线结构光共焦扫描显微镜，包括图像采集系统、直线扫描系统和主支撑架，与现有技术不同的是：在图像采集系统与直线扫描系统之间设置有光学成像系统，该光学成像系统设置在主支撑架上，其分光镜与图像采集系统中的ＣＣＤ相对应，物镜垂直设置在直线扫描系统中的载物台上方。所述的光学成像系统为被测细缝表面、细缝光源和探测细缝三者共轭的光学成像系统。本实用新型专利技术具有结构新颖、简单、成本较低、价格便宜、成像速度较快的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及显微镜，特别是线结构光共焦扫描显微镜。
技术介绍
1957年美国哈佛大学的博士后Minsky首次提出共焦显微术的概念。共焦显微术与普通显微术相比不同在于，共焦显微术中采用点光源照明物体，用物镜将点光源成像于物体的一点上，然后由这一点反射的光再被点探测器接收。当被测表面、点光源和点探测器三者共轭时，达到共焦效果，其无论是横向分辨率还是纵向分辨率都是普通显微术分辨率的々倍。尽管共焦显微术可以获得更高的分辨率，但是有两个不足之处 1.因其成像时需要逐点进行扫描，且对平面成像时需要进行X、 Y两轴扫描，成像速度慢； 2.因其是点光源参与成像，其光能量很少，故在采集成像信息时，需要使用光电增 强器对采集光点信号进行增强，这样导致制造的成本过高。 因上述缺点，除一些成像质量要求极高的显微镜外，其它的显微镜很少应用，而且 国内除极少数企业研究生产基于共焦显微原理的显微镜外，其余的国内共焦显微镜基本上 都是依赖进口。
技术实现思路
2005年，桂林电子科技大学光机电一体化研究所研究人员以傅立叶光学为理论基 础，将薄透镜的傅立叶光学和三维点扩散函数作为出发点，研究点共焦显微术成像原理，对 线结构光共焦显微成像机理进行探索，并率先在国内提出了线结构光共焦扫描显微术的理 论。 本技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种结构新颖、简单、成本较 低、价格便宜、成像速度较快、基于线结构光共焦扫描显微术的线结构光共焦扫描显微镜。 本技术的目的通过下述技术方案来实现 线结构光共焦扫描显微镜，包括图像采集系统、直线扫描系统、主支撑架、控制电 机单片机系统和图像重构软件系统，图像重构软件系统安装在PC机内，图像采集系统通过 PC机与图像重构软件系统连接，直线扫描系统、控制电机单片机系统与PC机顺序连接，与 现有技术不同的是在图像采集系统与直线扫描系统之间设置有光学成像系统，该光学成 像系统为被测细缝表面、细缝光源和探测细缝三者共轭的光学成像系统，它设置在主支撑 架上，其分光镜与图像采集系统中的CCD相对应，物镜垂直设置在直线扫描系统中的载物 台上方。 所述的光学成像系统由调焦手轮、物镜、调焦支撑架、辅助物镜、光源、聚光镜前 组、细缝光阑、聚光镜后组、分光镜、光阑固定座和分光镜固定座组成，分光镜设置在分光镜 固定座上，细缝光阑设置在光阑固定座内，分光镜固定座、聚光镜后组、光阑固定座、聚光镜 前组与光源顺序连接，并设置在主支撑架上端面上，物镜设置在调焦支撑架前端，调焦支撑3架后端通过齿轮组与设置在主支撑架中部的调焦手轮连接，辅助物镜设置在主支撑架前端，位于物镜与分光镜之间。 所述的物镜、辅助物镜与CCD的光学中心在同一条轴线上，所述的聚光镜后组、细缝光阑、聚光镜前组与光源的光学中心在同一条轴线上，且光源和细缝光阑所在轴线与物镜和辅助物镜所在轴线相互垂直。 所述的物镜为无穷远物镜。 当光源发出的水平光线分别通过聚光镜前组和聚光镜后组的细缝光阑后形成细缝光源，然后水平经聚光镜后组、在分光镜处垂直向下反射，垂直经过辅助物镜和无穷远物镜后，将细缝光源的像，成像在物面上，形成被测细缝表面，接着带有被测细缝表面信息的光线(光线中包括物面和细缝光源的像两种光信息)一起经物面垂直向上反射，分别通过无穷远物镜、辅助物镜、分光镜后将被测表面的像成像在CCD靶面上，其中带有细缝光源的像光线形成探测细缝、而带有物面信息的光线形成实际被测物面的像，实际上探测细缝和被测物面的像是重合在一起。 通过上述说明可以看出光源发出的光线经细缝光阑后形成细缝光源、细缝光源在物面上形成被测细缝表面、细缝光源的像经光学成像系统后在CCD靶面上形成探测细缝，显然此时这三者是属于成像的共轭关系，即形成线结构光共焦显微系统。 本技术的扫描成像方式说明如下 开启本显微镜后，通过调焦手轮对显微镜进行调焦，待调焦结束后，启动图像重构软件，PC机自动给控制电机单片机系统(以下简称单片机)发送扫描信号，单片机控制直线扫描系统的步进电机转动，通过带动连接在电机上的丝杆转动，从而控制载物台向前移动，单片机受内部程序定时控制，定时时间到单片机控制步进电机停止转动，并向PC机发送到位信号，PC控制图像采集系统开始采集细缝图像，采集完毕后，PC机给单片机发送采集完毕信号，单片机控制步进电机继续转动，从而载物台继续向前移，定时时间到单片机再次控制步进电机停止转动，并再向PC机发送到位信号，PC控制再次图像采集系统开始采集细缝图像，采集完毕后，PC机再次给单片机发送采集完毕信号，根据成像的大小需要，重复上述过程几十次后，图像重构软件系统将采集的这几十张图像进行图像的重构，重构后形成一张完整图片，该图片即是所需被测物面的图像。 尽管本技术仅横向分辨率能达到或接近传统点共焦显微术的水平(即是普通显微术横向分辨率的々倍)，但对于一些成像要求比普通显微术要高的成像系统来说还是有很高的应用价值和性价比。 本技术的优点是 1、只用一个细缝光阑配合聚光镜前组、聚光镜后组以及无穷远物镜显微系统就实现了线共焦显微系统，结构简单； 2、因其应用了线结构光共焦扫描显微术理论使其简化了扫描机构且使用低照度，CCD采集图像代替光电增强器从而大大降低了成本，该显微镜的制造成本约是现有点共焦显微镜的1/4 1/6，设备成本较低； 3、因平面成像时仅需一维扫描，故采用物动的扫描方式下，成相同大小像时，其成像时间比现有点共焦显微镜的扫描成像时间縮短1/2，成像速度较快； 4、本专利技术结构新颖，占地面积小，易安装、易操作。附图说明图1为本技术光学成像系统结构及其与图像采集系统和直线扫描系统配装关系示意图； 图2为本技术方框示意图。 图中，l.主支撑架2.调焦手轮3.步进电机4.丝杆5.载物台6.物镜7.调焦支撑架8.辅助物镜9.光源10.聚光镜前组11.细缝光阑12.聚光镜后组13.分光镜14.接套15.接套支撑架16. CCD 17.光阑固定座18.分光镜固定座19.丝杆固定架具体实施方式以下结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步的非限定性阐述。 实施例 参照图1图2，本技术线结构光共焦扫描显微镜，包括图像采集系统、直线扫描系统、主支撑架1、控制电机单片机系统和图像重构软件系统，图像重构软件系统安装在PC机内，图像采集系统通过PC机与图像重构软件系统连接，直线扫描系统、控制电机单片机系统与PC机顺序连接，在图像采集系统与直线扫描系统之间设置有光学成像系统，该光学成像系统为被测细缝表面、细缝光源和探测细缝三者共轭的光学成像系统，它设置在主支撑架1上，其分光镜13与图像采集系统中的CCD16相对应，物镜6垂直设置在直线扫描系统中的载物台5上方。 图像采集系统包括接套14、接套支撑架15和CCD16，接套14设置在接套支撑架15上，其后端与CCD16连接。 直线扫描系统包括步进电机3、丝杆4、载物台5和丝杆固定架19，载物台5与丝杆4配装，丝杆4两端套在丝杆固定架19上， 一端与电机3连接。 光学成像系统由调焦手轮2、物镜6、调焦支撑架7、辅助物镜8、光源9、聚光镜前组10、细缝光阑11、聚光镜后组12、分光镜13、光阑固定座17和分光镜固定座18组成，分光镜13设置在分光镜固定座18本文档来自技高网...

【技术保护点】
线结构光共焦扫描显微镜，包括图像采集系统、直线扫描系统和主支撑架（１），其特征在于：在图像采集系统与直线扫描系统之间设置有光学成像系统，该光学成像系统设置在主支撑架（１）上，其分光镜（１３）与图像采集系统中的ＣＣＤ（１６）相对应，物镜（６）垂直设置在直线扫描系统中的载物台（５）上方。

【技术特征摘要】
线结构光共焦扫描显微镜，包括图像采集系统、直线扫描系统和主支撑架(1)，其特征在于在图像采集系统与直线扫描系统之间设置有光学成像系统，该光学成像系统设置在主支撑架(1)上，其分光镜(13)与图像采集系统中的CCD(16)相对应，物镜(6)垂直设置在直线扫描系统中的载物台(5)上方。2. 根据权利要求1所述的线结构光共焦扫描显微镜，其特征在于所述的光学成像系 统由调焦手轮(2)、物镜(6)、调焦支撑架(7)、辅助物镜(8)、光源(9)、聚光镜前组(10)、细 缝光阑(11)、聚光镜后组(12)、分光镜(13)、光阑固定座(17)和分光镜固定座(18)组成， 分光镜(13)设置在分光镜固定座(18)上，细缝光阑(11)设置在光阑固定座(17)内，分光 镜固定座(18)、聚光镜后组(12)、光阑固定座...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧泽新，韩文峰，王晓芬，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：45[中国|广西]