專利名稱：一種圖像偏振譜顯微鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及偏振光學顯微鏡，尤其是涉及一種圖像偏振譜顯微鏡。
背景技術：
現(xiàn)有的生物光學顯微鏡如近場光學顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡及原子力顯 微鏡等利用了各種技術手段實現(xiàn)了對微小甚至分子結構的精細觀測與識別。但 是，這些高端顯微鏡的設備價值高、結構復雜、操作麻煩，其維護也需大量開 銷，很多研究者因為種種原因無法方便的使用這些設備觀測樣品內的微細結構， 因此不能得到很好的普及。同時，目前的偏光顯微鏡是通過手動旋轉該器件觀 測不同偏振狀態(tài)下的光強信號，從而利用偏振信息實現(xiàn)對微觀結構光學特性的 探測。但是，此類顯微鏡無法實現(xiàn)對偏振信息的連續(xù)采集與分析，即無法進一 步獲取能夠精確表征生理特性的各種微觀信息。因此，建立并發(fā)展一種新型的 偏振譜顯微鏡，使之在適合普及應用的前提下，能夠利用偏振譜的信息對微觀 結構包含的信息實現(xiàn)測量。 發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種圖像偏振譜顯微鏡，它基于普通光學顯微 鏡結構并利用一系列偏振光學元件組合而成，用以測量分析樣品偏振譜圖像， 達到快速識別樣品特性的目的。
為了達到本實用新型的目的，本實用新型所采用的技術方案是
1、 一種透射式圖像偏振譜顯微鏡
包括光源系統(tǒng)、精密電動轉臺、起偏器、檢偏器、電荷耦合器件CCD、計 算機；光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光經反射鏡反射后，進入到位于載物臺下的精密電 動轉臺上的具有偏振功能的起偏器，再透射到載物臺上的待觀測樣品后的光經 過檢偏器由電荷耦合器件CCD接收并傳輸至計算機，再由計算機存儲并處理后 將偏振譜圖像顯示出來。
2、 另一種反射式圖像偏振譜顯微鏡
包括光源系統(tǒng)、精密電動轉臺、起偏器、檢偏器、電荷耦合器件CCD、計 算機；光源系統(tǒng)入射光進入到精密電動轉臺上的具有偏振功能的起偏器，經反 射鏡反射，照射到載物臺上的待觀測樣品后反射，經反射鏡透射的光經過檢偏 器由電荷耦合器件CCD接收并傳輸至計算機，再由計算機存儲并處理后將偏振譜圖像顯示出來。
以上兩種圖像偏振譜顯微鏡的入射光、精密電動轉臺、起偏器、載物臺上
待觀測樣品、檢偏器和電荷耦合器件CCD位于同一光學主軸上。
本實用新型具有的有益效果是
本實用新型由于是基于普通顯微鏡，在其基礎上增加了偏振片、檢偏器、
電荷耦合器件CCD等器件，利用偏振光學特性提取樣品的微細結構特征并顯示，
同時設備具有結構簡單、成本較低、易于操作的特點，能夠為生物醫(yī)學、礦物 標本、微電子技術等領域研究提供顯微鏡測量的高技術平臺以及為臨床醫(yī)學的 各種快速實時檢測提供技術手段及解決方案，挖掘現(xiàn)有光學顯微鏡的潛在應用 領域并提高其測量的技術水平。

圖1是本實用新型的一種結構原理示意圖。
圖2-a是偏振光線通過待測樣品前的偏振示意圖。 圖2-b是偏振光線通過待測樣品后的偏振示意圖。 圖3是本實用新型的另一種結構原理示意圖。
圖4是利用單片機控制TRM-m-l-2-2精密電動轉臺電機的控制電路圖。 圖中1、入射光，2、精密電動轉臺，3、起偏器，4、待觀測樣品，5、檢
偏器，6、電荷耦合器件CCD， 7、計算機。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型的一種結構原理示意圖。包括光源系統(tǒng)、精密電動轉臺2、 起偏器3、檢偏器5、電荷耦合器件CCD6、計算機7;光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光 1經反射鏡反射后，進入到位于載物臺下的精密電動轉臺2上的具有偏振功能的 起偏器3，再透射到載物臺上的待觀測樣品4后的光進入具有檢測偏振方向功能 的檢偏器5、經具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD 6,再由計算機7 存儲與處理后，將偏振譜圖像顯示出來。
如圖1所示，入射光1依次通過安裝于精密電動轉臺2中的起偏器3、載物 臺上待觀測樣品4，檢偏器5和電荷耦合器件CCD6，最終將偏振信息通過計算 機7記錄、處理并由顯示器將偏振譜信息顯示。
本實用新型的工作原理如下
以下以洋蔥表皮細胞為例，說明本實用新型的具體實施方案，但本實用新 型的實施不限于洋蔥表皮細胞作為待測樣品材料。實施例l
圖1示出了本實用新型的原理結構圖，光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光1經反射鏡
反射后，進入到位于載物臺下的精密電動轉臺2上的具有偏振功能的起偏器3， 再透射到載物臺上的洋蔥表皮細胞4后的光進入具有檢測偏振方向功能的檢偏 器5、經具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD6，再由計算機7存儲后， 將偏振譜圖顯示出來。 操作步驟
1、 放樣片前，利用系統(tǒng)自校準功能調整到最亮態(tài)或最暗態(tài)；
2、 放入洋蔥樣片；
3、 在實時顯示的圖像窗口中，用鼠標選擇要測量的像素點或像素行(列)；
4、 啟動檢測，由程序控制電動轉子旋轉360度；
5、 在操作窗口中繪制該像素點(行或列)隨偏振角度變化的關系曲線(或 該行(列)隨偏振角度變化的關系曲面)；
6、 由曲線(面)上的數(shù)據(jù)，軟件進一步進行數(shù)值分析，得出偏振特征譜數(shù)
值；
7、 將偏振譜數(shù)據(jù)存儲并顯示。
圖1中對于所有的元器件的位置只是示意的畫出，根據(jù)設計的需要，有的 可以集成在一起，也可以彼此獨立分步地工作，其位置不具有絕對性。
如圖2為光線通過待測樣品后所產生的線偏振效果圖，《為光線入射待測樣 品前的線偏振的角度，《為光線出射待測樣品后的線偏振的角度。
實施例2
圖3是本實用新型的反射式顯微鏡結構原理示意圖。包括光源系統(tǒng)、精密 電動轉臺2、起偏器3、檢偏器5、電荷耦合器件CCD6、計算機7;光源系統(tǒng)入 射光1進入到精密電動轉臺2上的具有偏振功能的起偏器3，經反射鏡反射，照 射到載物臺上的待觀測樣品4后反射，經反射鏡透射的光進入具有檢測偏振方 向功能的檢偏器5、經具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD6，再由計算 機7存儲后，將偏振譜圖像顯示在顯示器上。
當待測樣品為非透明介質時，采用反射式結構，圖3為反射式結構光路圖。
以下以礦石晶體為例，說明本實用新型反射式結構的具體實施方案，但本 實用新型的實施不限于礦石晶體作為非透明介質的待測樣品材料。
圖3示出了本實用新型的原理結構圖，光源系統(tǒng)入射光1由起偏器3按照 45度方向起偏進入到精密電動轉臺2上的四分之波片8，經反射鏡反射，照射到載物臺上的待觀測樣品4后反射，經反射鏡透射的光進入具有檢測偏振方向 功能的檢偏器5、經具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD6，再由計算機 7存儲后，在顯示器上將偏振譜圖顯示出來。 操作步驟
1、 利用系統(tǒng)自校準功能調整到最亮態(tài)或最暗態(tài)；
2、 放入云母礦石樣片；
3、 在實時顯示的圖像窗口中，選擇要測量的像素點或像素行(列)；
4、 啟動檢測，由程序控制電動轉子旋轉360度；
5、 在操作窗口中繪制該像素點(行或列)隨偏振角度變化的關系曲線(或 該行(列)隨偏振角度變化的關系曲面)；
6、 由曲線(面)上的數(shù)據(jù)，軟件進一步進行數(shù)值分析，得出偏振特征譜數(shù)
值；
7、 將偏振譜數(shù)據(jù)存儲并顯示。
圖3中對于所有的元器件的位置只是示意的畫出，根據(jù)設計的需要，有的 可以集成在一起，也可以彼此獨立分步地工作，其位置不具有絕對性。
本實用新型的具體設計參數(shù)不依賴于所選擇的洋蔥表皮細胞、礦石晶體。 上述實施例中，當所選材料不同時，觀測到的偏振譜線必定會不同，這些 數(shù)據(jù)都具有一定的隨意性，但通過信息處理獲取的相關特征是樣品具有的本質 屬性。
精密電動轉臺2型號為TRM-m-l-2-2?？梢愿鶕?jù)顯微鏡結構參數(shù)的不同選 擇其他型號或自行設計。
使用元件AT89S52， MAX232E， RS232端口，馬達驅動器，馬達，電阻, 電容,LED燈,晶振,導線，晶振為12MHz(如圖4所示)。
連接方法
單片機1腳接lk ohm電阻和LED串聯(lián)后接在5V電源上，3腳接馬達驅動 器的CP， 4接DIR， 5接FREE ， 9腳接復位電路(通過5k ohm電阻接地，通過 22uF電容接電源，通過100 ohm電阻和開關串聯(lián)接電源)，10腳接MAX232E的 R2out(9腳)，11腳接MAX232E的T2inlO腳，18,19腳接12MHz晶振后分別通 過30pF電容接地，20腳接地，31和40腳接電源。MAX232E的1腳與3腳,4 腳與5腳,15腳與6腳,2腳與16腳，16腳與15腳間分別接1個luF的電解電容(前 正后負)，7腳接RS232端口的2腳，8腳接RS232端口的3腳，9腳接單片機 的10腳，10腳接單片機的11腳，15腳接地，16腳接5V電源，RS232端口的2腳接MAX232E的7腳，3腳接MAX232E的8腳，5腳接地。馬達驅動器的 OPTO接地，CP接單片機3腳，DIR接單片機4腳，F(xiàn)REE接單片機5腳。
電源的配置是通過220V轉24V直流的變壓器，經過L7805CV輸出5V電壓
供給電路電壓。
上述實施例用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在 本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內，對本實用新型做出的任何修改和 改變，都落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種圖像偏振譜顯微鏡，其特征在于包括光源系統(tǒng)、精密電動轉臺(2)、起偏器(3)、檢偏器(5)、電荷耦合器件CCD(6)、計算機(7)；光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光(1)經反射鏡反射后，進入到位于載物臺下的精密電動轉臺(2)上的具有偏振功能的起偏器(3)，再透射到載物臺上的待觀測樣品(4)后的光進入具有檢測偏振方向功能的檢偏器(5)、經具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD(6)，再由計算機(7)存儲并顯示。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種圖像偏振譜顯微鏡，其特征在于入射光(l)、 精密電動轉臺(2)的轉動中心、起偏器(3)、載物臺上待觀測樣品(4)、檢偏器(5) 和電荷耦合器件CCD(6)位于同一光學主軸上。
3、 一種圖像偏振譜顯微鏡，其特征在于包括光源系統(tǒng)、精密電動轉臺(2)、 起偏器(3)、檢偏器(5)、電荷耦合器件CCD(6)、計算機(7);光源系統(tǒng)入射光(l) 進入到精密電動轉臺(2)上的具有偏振功能的起偏器(3)，經反射鏡反射，照射到 載物臺上的待觀測樣品(4)后反射，經反射鏡透射的光進入具有檢測偏振方向功 能的檢偏器(5)、經具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD(6),再由計算機 C7)存儲并顯示。
4、 根據(jù)權利要求3所述的一種圖像偏振譜顯微鏡，其特征在于入射光(l)、 精密電動轉臺(2)、起偏器(3)、載物臺上待觀測樣品(4)、檢偏器(5)和電荷耦合器 件CCD(6)位于同一光學主軸上。
專利摘要本實用新型公開了一種圖像偏振譜顯微鏡。包括光源系統(tǒng)、精密電動轉臺、起偏器、檢偏器、電荷耦合器件CCD、計算機。它基于普通光學顯微鏡結構，利用一系列光學器件組合而成。入射光首先通過起偏器，將自然光轉變成線偏振光，起偏器的線偏振透振角可由精密電動轉臺調整，然后此線偏振光通過載物臺上的待觀測樣品，透過樣品或在樣品表面反射后的偏振光通過檢偏器，由電荷耦合器件CCD采集光強信息，最終將偏振信息存儲于計算機中，并將結果顯示出來。由于不同樣品對偏振光的作用不同，所以通過待測樣品之后的線偏光會呈現(xiàn)出不同的偏振光學特性。通過信息處理技術提取相關偏振譜線，就可以對待測樣品的各種光學特性進行分析。
文檔編號G01N21/21GK201322723SQ20082017038
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權日2008年12月22日
發(fā)明者鵬 張, 李宇波, 楊建義, 江曉清, 昊 王, 王明華 申請人:浙江大學