顯微高光譜系統測試LED光源分析報告

顯微高光譜系統是高光譜相機、顯微鏡、計算機等結合的新型應用方式，借助顯微鏡結構在不同放大倍率下把待測試樣品的微觀尺度進一步的提升的特點，能夠充分觀察物質在其微觀尺度上的圖像信息，從而進一步獲取物質的光譜信息，這樣充分利用高光譜在光譜和圖像方面的優勢，結合顯微機構系統，把高光譜技術的應用又進一步進行了拓展。

一、測試原理及方法

高光譜成像技術是近二十年來發展起來的基于非常多窄波段的影像數據技術，其最突出的應用是遙感探測領域，并在越來越多的民用領域有著更大的應用前景。它集中了光學、光電子學、電子學、信息處理、計算機科學等領域的先進技術，是傳統的二維成像技術和光譜技術有機的結合在一起的一門新興技術。

高光譜成像技術的定義是在多光譜成像的基礎上，在從紫外到近紅外(200-2500nm)的光譜范圍內，利用成像光譜儀，在光譜覆蓋范圍內的數十或數百條光譜波段對目標物體連續成像。在獲得物體空間特征成像的同時，也獲得了被測物體的光譜信息。

目標物體-成像物鏡-入射狹縫-準直透鏡-PGP-聚焦透鏡-CCD棱鏡-光柵-棱鏡：PGP

圖1 成像原理圖

光譜儀的光譜分辨率由狹縫的寬度和光學光譜儀產生的線性色散確定。最小光譜分辨率是由光學系統的成像性能確定的(點擴展大小)。

成像過程為：每次成一條線上的像后(X方向)，在檢測系統輸送帶前進的過程中，排列的探測器掃出一條帶狀軌跡從而完成縱向掃描(Y方向)。綜合橫縱掃描信息就可以得到樣品的三維高光譜圖像數據。

圖2 像立方體

二、測試分析

Red紅光樣品測試：

測試條件：電流：220mA 電壓：1.89V

相機參數：1392x520(空間維度x光譜維度) 曝光時間：0.1ms 光譜范圍：400-1000nm

光譜分辨率：3.6nm 光譜校準文件參考附件

顯微鏡：放大倍率：10X物鏡

樣品表面距離物鏡透鏡表面距離：1.6cm

成像模式：反射成像模式

顯微鏡光源光譜范圍：350nm-2500nm

以下圖示是利用顯微高光譜系統拍攝的Red(紅光)LED高光譜圖像信息和光譜信息。局部看似有點模糊，這是由于在很高的放大倍率物鏡下，樣品表面不平造成的，圖像較清晰的部分是相機和顯微系統正好處于焦點上的狀態，有些模糊的區域則稍微偏離一些焦點位置，在下圖中羅列了多個不同焦點位置的比較清晰的圖像。

圖 手機拍攝顯微鏡目鏡照片

圖3 Red led光源在的特征光譜

圖4 Red LED光源在662.8nm灰度圖像

Blue藍光樣品測試：

測試條件：電流：200mA 電壓：3V

相機參數：1392x520(空間維度x光譜維度) 曝光時間：0.05ms

光譜范圍：400-1000nm 光譜分辨率：3.6nm 光譜校準文件參考附件

顯微鏡：放大倍率：10X物鏡

樣品表面距離物鏡透鏡表面距離：1.4cm

成像模式：反射成像模式

顯微鏡光源光譜范圍：350nm-2500nm

以下圖示是利用顯微高光譜系統拍攝的Blue(藍光)LED高光譜圖像信息和光譜信息。局部看似有點模糊，這是由于在很高的放大倍率物鏡下，樣品表面不平造成的，圖像較清晰的部分是相機和顯微系統正好處于焦點上的狀態，有些模糊的區域則稍微偏離一些焦點位置，在下圖中羅列了多個不同焦點位置的比較清晰的圖像。

圖 手機拍攝顯微鏡目鏡照片

圖5 Blue LED光源在的特征光譜

圖6 Blue LED光源在444.9nm灰度圖像

圖7 Blue LED光源在444.9nm灰度圖像

三、小結

利用顯微高光譜系統在10X倍的物鏡下能夠觀察到LED光源上的微觀構造，并且能夠準確的測試到不同led光源對應的特征波長，而且圖像也非常的清晰(實際測試時樣品并非完全平整)，通過焦距調試，能夠凸顯出光源自身的一些特征信息。