一种光学色散补偿方法及装置与流程

专利2025-04-26  30


本发明属于光学色散补偿装置,尤其是涉及一种光学色散补偿方法及装置。


背景技术:

1、显微成像技术在科学研究、医疗诊断和工业检测中扮演着至关重要的角色。随着显微技术的发展,显微镜的分辨率和成像质量不断提升。然而,光学系统中的色散问题依然是影响显微成像质量的关键因素之一。色散会导致图像中的彩色边缘和焦点不一致,从而影响图像的清晰度和准确性。

2、在显微成像中,色散会导致以下主要问题:一是彩色边缘:高对比度区域的图像边缘可能会出现红色或蓝色的边缘,这种现象称为色边。这是由于不同波长的光不能在同一平面聚焦所致,导致不同颜色的光在不同位置成像。二是焦点不一致:由于不同波长的光聚焦在不同位置,会导致图像的部分区域失去焦点,从而影响图像的整体清晰度和细节辨识度。色散问题同时也显著影响到运用显微成像技术的光谱仪测量上。为了减少显微模块中的色散问题,光学系统中通常使用消色差透镜。半消色差透镜是最常用的消色差透镜之一。半消色差透镜能够有效地将红光和蓝光聚焦在同一点,从而减少大部分色散问题。然而,半消色差透镜并不能完全消除所有波长的色差,特别是绿色光的色差。全消色差透镜是更为高级的消色差透镜。能够将三种或更多种波长的光聚焦在同一点,从而显著减少色散和像差。全消色差透镜在显微成像中提供了极高的成像质量,但其制造工艺复杂,成本较高。

3、因此现有的技术很难低成本,高质量的解决光谱仪中显微模块的色散问题。光谱显微色散补偿技术可以帮助光谱仪实现低成本,高质量的光谱分析,能够有效的弥补现有光谱仪技术的技术空白。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明提出了一种光学色散补偿方法及装置,该方法运用二维数组标定透镜位置,通过改变补偿透镜位置,对光谱进行分波段补偿,从而实现高精度,低成本的光谱检测。

2、为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:

3、一种光学色散补偿方法,包括:

4、s1、确定激光波长λl:打开激光器,激光通过分束器,激光通过分束器反射进入显微物镜,显微物镜将激光汇聚到可移动载物台上的反射基底上,反射光通过分束器和分束器到达第一探测器,第一计算机接收第一探测器信号并显示出激光光斑,调整可移动载物台和显微物镜间的距离使得第一计算机上显示的激光光斑最小;

5、s2、成像与记录:关闭激光器,保持移动载物台和显微物镜间的距离不变,将反射基底换为透明光学标样,打开白光光源并通过光栅分离出特定波段的光照射标样,标样散射光经过显微物镜,通过分束器,控制色散补偿单元使光通过分束器后在第三探测器上成像,并且通过第二计算机能够观测到清晰的标样像,记录此时补偿透镜组的位置;

6、s3、接收与计算:通过光栅将不同波段的光引入光路并透射标样,控制色散补偿单元移动到不同位置使得探测器每次都能接收到清晰的标样像,记录各个波段对应的补偿透镜组的位置,通过实验和算法拟合的方法,实现补偿透镜组位置r(x,y,z)关于入射激光波长λl,透射波段中心波长λd的二维数组r(x,y,z)(λl,λd);

7、s4、总结:通过步骤s1-s3,可以在选定波长的激光激发样品的情况下,使得样品产生的光谱信号各波段都被很好的进行了色差校正,进而可以获得精确,无色差的整张光谱信号。

8、一种光学色散补偿装置,其特征在于,包括激光器和依次设置于激光器下方的第一分束器和第二分束器,所述第一分束器的一侧依次设置有第一探测器和第一计算机,所述第二分束器的一侧依次设置有显微物镜、可移动载物台、光栅和白光光源,所述第二分束器的另一侧依次设置有补偿透镜组、第三分束器和第二探测器,所述补偿透镜组固定安装在可移动装置,两者组成色散补偿单元,所述第三分束器的下方依次设置有第三探测器和第二计算机。

9、优选地,所述激光器将激光通过第一分束器和第二分束器反射进入显微物镜。

10、优选地,所述激光器发出的反射光通过第二分束器和第一分束器到达第一探测器。

11、优选地,所述光栅将白光光源分离出特定波段的光照射标样。

12、优选地,所述控制色散补偿单元使光通过第三分束器后在探测器上成像。

13、优选地,平行双折线为光路中断符号,表明之后的光路情况不显示。

14、与现有的技术相比,本光学色散补偿方法及装置的优点在于:

15、本发明通过对收集光路进行重新设计,引入可移动载物台和补偿透镜组,针对激发激光和样品发出的光信号波长不一致,光信号频谱宽等问题,通过对样品发出的不同波长信号的色散补偿位置进行定标,可以很好的校正光谱各波段的色散问题,从而使得呈现的光谱更加准确,同时相对于使用全消色差透镜的方法本方法和装置更加经济,适用情景大大增加。



技术特征:

1.一种光学色散补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.一种光学色散补偿装置,其特征在于,包括激光器和依次设置于激光器下方的第一分束器和第二分束器,所述第一分束器的一侧依次设置有第一探测器和第一计算机,所述第二分束器的一侧依次设置有显微物镜、可移动载物台、光栅和白光光源,所述第二分束器的另一侧依次设置有补偿透镜组、第三分束器和第二探测器,所述补偿透镜组处固定安装有可移动装置两者组成色散补偿单元,所述第三分束器的下方依次设置有第三探测器和第二计算机。

3.根据权利要求2所述的光学色散补偿装置,其特征在于,所述激光器将激光通过第一分束器和第二分束器反射进入显微物镜。

4.根据权利要求2所述的光学色散补偿装置,其特征在于,所述激光器发出的反射光通过第二分束器和第一分束器到达第一探测器。

5.根据权利要求2所述的光学色散补偿装置,其特征在于,所述光栅将白光光源分离出特定波段的光照射标样。

6.根据权利要求2所述的光学色散补偿装置,其特征在于,所述控制色散补偿单元使光通过第三分束器后在探测器上成像。


技术总结
本发明属于光学色散补偿装置技术领域,尤其是涉及一种光学色散补偿方法及装置,包括:S1、确定激光波长λ<subgt;L</subgt;:打开激光器,激光通过分束器,激光通过分束器反射进入显微物镜,显微物镜将激光汇聚到可移动载物台上的反射基底上,反射光通过分束器和分束器到达第一探测器。本发明通过对收集光路进行重新设计,引入可移动载物台和补偿透镜组,针对激发激光和样品发出的光信号波长不一致,光信号频谱宽等问题,通过对样品发出的不同波长信号的色散补偿位置进行定标,可以很好的校正光谱各波段的色散问题,从而使得呈现的光谱更加准确,同时相对于使用全消色差透镜的方法本方法和装置更加经济,适用情景大大增加。

技术研发人员:瞿朴,孙天池,张晶晶
受保护的技术使用者:常州谱光慧联科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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