[发明专利]扫描光场成像系统

说明书

本发明提供一种扫描光场成像系统。通过扫描微透镜阵列或者等效的扫描方式来提升光场成像系统的分辨率性能，提升空间采样率，克服空间采样精度与角度采样精度之间的矛盾，获取高分辨率的四维相空间信息，并将光场成像系统中的微透镜阵列固定在二维压电平移台之中，通过二维快速扫描，实现对空间域的高分辨率采样，得到高分辨率的四维相空间信息，因此能够有效提升光场成像包括显微成像，宏观成像和天文成像等的重建分辨率，从而拓展了光场成像系统的应用范围。

技术领域

本发明属于成像设备技术领域，尤其涉及一种扫描光场成像系统。

背景技术

在各类科学研究中，对动态样本与场景进行三维探测是获得高精度准确场景感知的前提。但是，传统的光学成像系统只能进行快速二维成像，不能全面地反映场景的复杂结构信息。因此，快速三维成像技术是不可或缺的。

现有的三维成像技术主要通过轴向扫描实现，使用平移台对样本进行轴向扫描或者使镜头聚焦不同位置，聚焦在三维样本或场景的不同深度上，从而实现三维成像。但是，轴向扫描样本的过程往往比较缓慢，而且在移动过程中，样本可能会由于惯性发生移动，造成了三维成像的不准确性。另外，也有研究者开发出了光场成像系统，可以在一次拍摄内获取三维信息。当然，这样的采集方式是有代价的，由于不确定性原理的局限，其空间分辨率与角度分辨率之间存在矛盾，往往在获取角度分辨率的同时牺牲了空间分辨率，只能实现低分辨率的三维成像。现有技术的缺陷限制了光场成像在大量快速三维成像技术中的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种扫描光场成像系统。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种扫描光场成像系统，包括：

普通成像模块，用于对样本或者场景进行光学成像；

微透镜阵列平移模块，由二维电动平移台和微透镜阵列组成，所述微透镜阵列用于采集不同空间局部位置的不同角度光强分布，将对应于不同角度的信息调制到每个微透镜后对应的不同空间位置，所述二维电动平移台用于带动所述微透镜阵列进行二维平移，以对带有样本信息的光束的进行二维扫描；

相机，用于当所述二维电动平移台每平移一次之后采集扫描光场图像，以获得扫描光场图像堆栈信息；

控制系统，用于控制所述二维电动平移台的二维平移，并同步触发所述二维电动平移台与所述相机。

在一些可选的实施例中，所述的扫描光场成像系统，还包括：中继成像系统，用于继接光路，匹配所述微透镜阵列与所述相机的采样率。

在一些可选的实施例中，所述相机为科研型互补金属氧化物半导体晶体管sCMOS、单色传感器、电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体晶体管CMOS。

在一些可选的实施例中，所述控制系统包括：硬件程序单元、控制器及数据传输线；所述硬件程序单元用于提供所述二维电动平移台在二维扫描时所需的控制电压以及所述相机拍摄时所需的触发脉冲电压，所述控制器将所述硬件程序单元所生成的控制电压通过所述数据传输线向所述二维电动平移台和所述相机的驱动模块中传送。