[发明专利]基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，包括：

显微镜，所述显微镜包括物镜和管镜，用于放大目标样本，并成像于所述显微镜的第一图像平面上；

二维扫描振镜，所述二维扫描振镜放置于所述中继透镜对的频域平面内，用于在所述频域平面内旋转光路角度，以亚像素平移所述第一图像平面；

中继透镜对，用于匹配所述物镜和微透镜阵列之间的数值孔径，并放大或缩小所述第一图像平面；

所述微透镜阵列，用于在所述微透镜阵列的后焦平面上调制预设角度光束到目标空间位置，并根据经过亚像素平移第一图像平面调制得到多个调制图像；

图像传感器，所述图像传感器与所述微透镜阵列通过成像相机镜头耦合，且设置在所述成像相机透镜的第二图像平面上，用于记录所述多个调制图像；以及

重建模块，用于获取所述图像传感器记录的所述多个调制图像，并通过所述多个调制图像重建所述目标样本的三维结构。

2.根据权利要求1所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述管镜用于匹配和校正所述物镜的放大率。

3.根据权利要求1所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述二维扫描振镜包括X方向扫描振镜和Y方向扫描振镜，其中，以所述频域平面建立坐标系。

4.根据权利要求3所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述二维扫描振镜进一步用于通过所述X方向扫描振镜沿x轴方向旋转光束，且通过所述Y方向扫描振镜沿y轴方向旋转光束。

5.根据权利要求1所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述中继透镜对包括第一透镜和第二透镜，其中，所述第一图像平面位于所述第一透镜的前焦平面上时，所述放大或缩小的第一图像平面位于所述第二透镜后焦平面上，所述中继透镜对的放大或缩小所述第一图像平面的比率根据所述第一透镜焦距和所述第二透镜焦距之间的比率确定。

6.根据权利要求5所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述中继透镜对进一步包括：

第一级4f系统，所述第一级4f系统包括第一前级透镜和第一后级透镜；

第二级4f系统，所述第二级4f系统包括第二前级透镜和第二后级透镜。

7.根据权利要求1所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述图像传感器为科研型互补金属氧化物半导体晶体管SCMOS、单色传感器或电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体晶体管CMOS。

8.根据权利要求7所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，还包括：

控制器系统，用于同时触发所述二维扫描振镜和所述图像传感器。

9.根据权利要求1所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像系统，其特征在于，所述微透镜阵列以衍射极限分辨率调制得到所述多个调制图像。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的基于亚像素平移的高分辨率光场显微成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过显微镜放大目标样本，并成像于所述显微镜的第一图像平面上；

通过中继透镜对匹配所述物镜和微透镜阵列之间的数值孔径并放大或缩小所述第一图像平面；

通过二维扫描振镜在所述频域平面内旋转光路角度，以亚像素平移所述第一图像平面；

通过图像传感器在所述微透镜阵列的后焦平面上调制预设角度光束到目标空间位置，并根据经过亚像素平移第一图像平面调制得到多个调制图像；以及

通过图像传感器记录所述多个调制图像，并通过重建模块根据所述多个调制图像重建所述目标样本的三维结构。