[发明专利]一种基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置和方法

权利要求书

1.一种基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置，其特征在于，包括光源、镜筒、样品台、荧光成像用CCD、支架和计算机，光源根据入射方式不同设置在相应位置，镜筒固定在支架上，样品台设置在支架底座上，荧光成像用CCD设置在镜筒一端，并与计算机相连，装置还包括显微物镜、用于对通过显微物镜放大显示后形成的图像进行滤波的液晶滤波器件、成像透镜组件，荧光成像用CCD、镜筒、成像透镜组件、液晶滤波器件、显微物镜位于同一光轴上，待检测样品放置在显微物镜正下方的样品台上，液晶滤波器件与计算机相连。

2.根据权利要求1所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置，其特征在于，所述光源为透射式光源，即光源设置在样品下面。

3.根据权利要求1所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置，其特征在于，所述光源为同轴光源，同轴光源入射系统由同轴光输入孔、45度全反镜、显微物镜三部分组成，同轴光输入孔设置在液晶滤波器件、显微物镜之间垂直于光轴轴线方向的侧壁上，45度全反镜设置在光路中，45度全反镜与光轴保持45度夹角，光源从同轴光输入孔进入，被45度全反镜反射至显微物镜并通过聚焦后照射至样品，其中45度全反镜全反红外光及可见光。

4.根据权利要求1所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置，其特征在于，所述成像透镜组件在镜筒中的位置可调；

当进行红外光谱检测时采用滤波波段在红外的LCTF，当进行荧光光谱、双光子荧光光谱、拉曼光谱、吸收光谱检测时采用滤波波段在可见光的LCTF；

所述荧光成像用CCD为用以测量红外光谱的红外CCD，或者用以测荧光光谱、双光子荧光光谱、拉曼光谱、吸收光谱的可见-红外CCD；

所述荧光成像用CCD采用无机械抖动的冷却方式；

所述显微物镜为消色差平场无穷远系统的显微物镜。

5.根据权利要求4所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置，其特征在于，所述装置还包括防止用于激发荧光的紫外光进入液晶滤波器件的紫外滤光镜，该紫外滤光镜为高反紫外光增透可见光及红外光谱的UV镜，紫外滤光镜与显微物镜位于同一光轴上；

所述荧光成像用CCD采用液氮制冷的冷却方式。

6.根据权利要求1所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置，其特征在于，所述支架上有一位置可调的挂钩，镜筒通过固定螺丝固定在此挂钩上，同时该挂钩与支架相连处还设有一用于调整挂钩在垂直方向上的高度的Z轴微调旋钮；

支架底座上设置有用于调节样品台在支架底座上水平方向位置的X轴微调旋钮和Y轴微调旋钮。

7.一种基于权利要求1所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像装置的显微光谱成像方法，其特征在于，通过显微物镜将样品进行放大，通过控制液晶滤波器件的扫描范围及扫描步长获得在某一波段内各个波长下样品被放大部分的成像。

8.根据权利要求7所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据需要测量的光谱特性，选择光源和入射方式；

（2）根据待检测样品的尺寸，选择适当放大倍数的显微物镜；调节成像透镜组件的位置，进一步确定放大倍数，最后调节显微物镜与样品距离，实现对焦；

（3）设定LCTF的波长扫描范围和扫描步长；

（4）LCTF开始扫描后，荧光成像用CCD在每个波长下拍照一次，直至扫描结束，CCD拍摄到所有波长下样品被放大部分的显微图像。

9.根据权利要求8所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在荧光成像用CCD获得显微图像后，对该图像进行图像处理，包括降噪处理，并选取感兴趣点，绘制光谱图像以及归一化光谱图像，以及保存光谱图像和输出光谱信息，得到感兴趣点处的光谱特性。

10.根据权利要求8所述的基于液晶滤波器件的显微光谱成像方法，其特征在于，所述步骤（1）中，需要测量吸收光谱，则使用宽光谱的白光光源，采用透射式入射方式；需要测量荧光光谱，则使用紫外光源，使用同轴光输入方式；需要测量拉曼光谱，采用532nm激光光源，采用同轴光输入方式；需要测量双光子荧光光谱，则采用红外激光光源，采用同轴光输入方式；需要测量红外光谱，则使用红光光源，采用同轴光输入方式或透射式入射方式均可。