ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-02-60-69

УДК: 520.35

Оптическая система восьмиканального мультиспектрального модуля для микроскопа с одновременной регистрацией спектральных изображений

Батшев В.И.
Ссылка для цитирования:

Батшев В.И. Оптическая система мультиспектрального модуля для микроскопа // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 2. С. 60–69. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-60-69

 

Batshev V.I. Optical design of the multispectral module for microscope [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 2. P. 60–69. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-60-69

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предметом исследования является метод расчёта оптической системы мультиспектрального модуля для микроскопа. Цель работы заключается в разработке мультиспектрального устройства, совместимого со стандартным оптическим микроскопом и обеспечивающего одновременное получение спектральных изображений микрообъекта. Метод расчёта оптической системы устройства основан на согласовании апертурных и полевых характеристик микроскопа и мультиспектрального модуля. В последнем применяется мультиспектральная камера, состоящая из идентичных миниатюрных объективов, одновременно формирующих изображения одного и того же объекта на различных участках единого матричного приёмника излучения. Спектральная фильтрация выполняется узкополосными светофильтрами, установленными за каждым миниатюрным объективом. Согласование оптических характеристик мультиспектральной камеры и микроскопа выполняется за счёт применения сопрягающей оптической системы. Основные результаты. Рассчитана оптическая система нового устройства — мультиспектрального модуля для микроскопа. Модуль формирует 8 спектральных изображений одного и того же объекта на едином матричном приёмнике излучений в спектральном диапазоне 450–800 нм. Разработанный модуль изготовлен; показано соответствие теоретически и экспериментально полученных показателей качества изображения. Практическая значимость. Разработанный мультиспектральный модуль может быть применён для спектрального контрастирования или исследования пространственного распределения спектральных свойств различных микрообъектов. Для получения спектральных изображений не используется сканирование, это важно как для исследования быстропротекающих процессов, так и (или) для регистрации слабых сигналов с длительным экспонированием.

Ключевые слова:

мультиспектральное устройство, микроскопия, согласование оптических характеристик мультиспектральное устройство, микроскопия, согласование оптических характеристик

Благодарность:

работа выполнена в рамках Государственного задания НТЦ УП РАН (проект FFNS-2025-0006)

Коды OCIS: 110.4234, 110.0110, 120.4820

Список источников:
  1. Техническая микроскопия: практика работы с микроскопами для технических целей / Егорова О. Изд. 2-е, перераб. Москва: Техносфера, 2007. 357 с.

Technical microscopy: Practice using microscopes for technical purposes [in Russian] / O. Egorova. Moscow: Technosphera Publ., 2007. 357 p.

  1. . Vo-Dihn T., Kasili P., Cullum B. Multispectral imaging for medical diagnostics // Proc. SPIE. 002. V. 4615. P. 13–19. https://doi.org/10.1117/1.466651
  2. Glenar D.A., Hillman J.J., Saif B., Bergstralh J. Acousto-optic imaging spectropolarimetry for remote sensing // Appl. Opt. 1994. V. 33(31). P. 7412–24. https://doi.org/10.1364/AO.33.007412
  3. Заварзин В.И., Митрофанова Ю.С. Схемные решения для перспективной гиперспектральной аппаратуры // Оптический журнал. 2017. Т. 8 № 4. С. 12–16.

Zavarzin V.I., Mitrofanova Yu.S. System solutions for prospective hyperspectral equipment // J. Opt. Technol. 2017. V. 84. № 4. P. 226–230. https://doi.org/10.1364/JOT.84.000226

  1. Батшев В.И., Мачихин А.С., Крюков А.В. и др. Разработка мультиспектрального видеоэндоскопа для выявления посторонних веществ при неразрушающем контроле труднодоступных полостей // Светотехника. 2022. Т. 30. № 6. С. 14–18. https://doi.org/10.33383/2022-069

Batshev V., Machikhin A., Krukov A.V. et al. Development of a multispectral video endoscope for recognition of foreign substances during non-destructive testing of hard-to-reach cavities // Light & Engineering. 2022. V. 30. № 6. P. 15–21. https://doi.org/10.33383/2022-069

  1. Аникин С.П., Есипов В.Ф., Молчанов В.Я. и др. Акустооптический спектрометр изображений для астрофизических измерений // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 121. № 1. С. 124–132. https://doi.org/10.7868/S0030403416070023

Anikin S.P., Esipov V.F., Molchanov V.Ya. et al. An acousto-optical imaging spectrometer for astrophysical measurements // Optics and Spectroscopy. 2016. V. 121. № 1. P. 115–122. https://doi.org/10.1134/S0030400X1607002X

  1. Польщикова О.В., Мачихин А.С., Рамазанова А.Г. и др. Акустооптический гиперспектральный модуль для гистологического исследования микрообъектов // Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 126. № 2. С. 237–244. https://doi.org/10.21883/OS.2019.02.47211.227-18

Polschikova O.V., Machikhin A.S., Ramazanova A.G. et al. An acousto-optic hyperspectral unit for histological study of microscopic objects // Optics and Spectroscopy. 2018. V. 125. № 6. P. 1074–1080. https://doi.org/10.1134/S0030400X19020188

  1. Ma L., Halicek M., Zhou X. et al. Hyperspectral microscopic imaging for automatic detection of head and neck squamous cell carcinoma using histologic image and machine learning // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2020. V. 11320. P. 113200W. https://doi.org/10.1117/12.2549369
  2. Hamza M.M., Hamandi A., Makarov A. et al. Hyperspectral camera — attachment for microscopy // J. of Biomedical Photonics & Eng. 2021. V. 7. № 3. P. 030405. https://doi.org/10.18287/JBPE21.07.030405
  3. Tyler H.T., Keenan M., Black J. et al. Ultraminiature optical design for multispectral fluorescence imaging endoscopes // J. Biomed. Opt. 2017. V. 22. № 3. P. 036013. https://doi.org/1117/1.JBO.22.3.036013
  4. Bouhifd M., Whelan M., Aprahamian M. Use of acousto-optic tuneable filter in fluorescence imaging endoscopy // Proc. SPIE. 2003. V. 5143. P. 305. https://doi.org/10.1117/12.500700
  5. Мачихин А.С., Батшев В.И. Оптическая система для сопряжения двойных акустооптических монохроматоров и окуляров наблюдательных приборов // Приборы и техника эксперимента. 2014. № 6. С. 93–99. https://doi.org/10/1134/S0020441214060086

Machikhin A., Batshev V. An optical system for coupling double acousto-optic monochromators and eyepieces of visual optical instruments // Instruments and Experimental Techniques. 2014. № 6. P. 736–741. https://doi.org/10/1134/S0020441214060086

  1. Minh H.T., Baowei F. Compact and ultracompact spectral imagers: technology and applications in biomedical imaging // J. Biomed. Opt. 2023. V. 28. № 4. P. 040901. https://doi.org/10.1117/1.JBO.28.4.040901
  2. Vasilev E., Zedgenizov D., Zamyatin D. et al. Cathodoluminescence of diamond: Features of visualization // Crystals. 2021. V. 11. P. 1522. https://doi.org/10.3390/cryst11121522
  3. Батшев В.И., Крюков А.В., Мачихин А.С., Золотухина А.А. Оптическая система мультиспектральной видеокамеры // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 113–123. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-113-123

Batshev V. I., Krioukov A. V., Machikhin A. S., Zolotukhina A. A. Multispectral video camera optical system // Journal of Optical Technology. 2024. V. 90. № 11. P. 706–712. https://doi.org/10.1364/JOT.90.000706

  1. Грамматин А.П., Романова Г.Э., Балаценко О.Н. Расчет и автоматизация проектирования оптических систем. Учебное пособие. СПб: НИУ ИТМО, 2013. 128 с.

Grammatin A.P., Romaniva G.E., Balatsenko O.N. Calculation and automatization of optical systems design. Handbook [in Russian]. St. Petersburg: ITMO University, 2013. 128 p.