[发明专利]一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置及方法

权利要求书

1.一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置，其特征在于：由机架(5)、光源(6)、光路系统(7)、调焦系统(8)、上部物镜镜头(1)、精确控速载物台系统(2)、光学三棱镜(3)、下部物镜镜头(4)、高速摄像机系统(9)和图像分析处理软件系统(10)组成；所述机架(5)为光源(6)、光路系统(7)、调焦系统(8)、上部物镜镜头(1)、精确控速载物台系统(2)、光学三棱镜(3)、下部物镜镜头(4)、高速摄像机系统(9)和图像分析处理软件系统(10)提供支撑与固定作用；所述光源(6)和光路系统(7)相连接为显微成像提供照明和光线传输；所述调焦系统(8)与精确控速载物台系统(2)、上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)连接，用于准确调节精确控速载物台系统(2)所在平面与上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)的距离，使目标物分别在上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)中准确成像；所述上部物镜镜头(1)用于捕获目标物水平面上的图像；所述下部物镜镜头(4)通过与设置在精确控速载物台系统(2)上的光学三棱镜(3)相结合，用于捕获目标物在竖直方向上图像；所述精确控速载物台系统(2)提供与目标物运动方向相反、大小可控的运动速度；所述高速摄像机系统(9)与上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)连接，用于以高频率快速记录目标物的水平面图像和竖直方向图像；所述图像分析处理软件系统(10)与高速摄像机系统(9)连接，将目标物同一时刻的水平面图像和竖直方向图像进行处理，还原为目标物的三维图像；

所述光学三棱镜(3)为直角光学三棱镜，下部直角边与精确控速载物台系统(2)紧密贴合，固定在精确控速载物台系统(2)的平面上，侧部直角边正对目标物，光学三棱镜(3)的长度与目标物的全部运动路径长度相等，且放置的长度方向与目标物所在流体的流动方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置，其特征在于：所述上部物镜镜头(1)具有大的景深，位于目标物的正上方，对微尺度的目标物进行清晰成像。

3.根据权利要求1所述的一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置，其特征在于：所述下部物镜镜头(4)具有大的景深，位于光学三棱镜(3)下部直角边的正下方，对微尺度的目标物进行清晰成像。

4.根据权利要求1所述的一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置，其特征在于：所述光路系统(7)中设计有两个不同的偏振片，用于避免上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)成像过程中光线的相互干扰。

5.根据权利要求1所述的一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置，其特征在于：所述精确控速载物台系统(2)的载物平台为光学透明结构，保证光线正常透射。

6.根据权利要求1所述的一种用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置，其特征在于：所述高速摄像机系统(9)包含两台高速摄像机，同时对上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)中的图像进行拍摄和记录。

7.权利要求1至6任一项所述的用于捕获目标物运动全过程的显微成像装置的显微成像方法，其特征在于：将内含有微尺度目标物的微通道放置于精确控速载物台系统(2)上，通过调焦系统(8)准确调节精确控速载物台系统(2)所在平面与上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)的距离，精确控速载物台系统(2)提供与目标物运动方向相反、大小可控的运动速度，通过相对运动作用使运动的微尺度目标物时刻处于上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)视野范围内并分别在上部物镜镜头(1)和下部物镜镜头(4)中准确成像；上部物镜镜头(1)捕获目标物水平面上的图像；下部物镜镜头(4)与光学三棱镜(3)相结合，捕获目标物在竖直方向上图像；所述高速摄像机系统(9)以高频率快速记录目标物的水平面图像和竖直方向图像；所述图像分析处理软件系统(10)将目标物同一时刻的水平面图像和竖直方向图像进行处理，还原为目标物的三维图像；通过对不同时刻目标物的水平面图像和竖直方向图像进行处理，获得不同时刻的目标物三维图像，而后根据精确控速载物台系统(2)的反向运动速度对不同时刻的目标物三维图像进行系统还原，最终获得目标物连续运动全过程的三维图像。