[發明專利]一種新型高分辨率光場顯微鏡結構

在審

• 申請號: 201811287252.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109270678A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 許之敏;張旭輝;陳妮
• 申請（專利權）人: 許之敏
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;G02B21/06;G02B21/02
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 李麗君

本發明公開了一種新型高分辨率光場顯微鏡結構，透鏡置于物鏡上方，由物鏡和透鏡組成一個普通顯微系統，樣品臺位于物鏡下方，照明系統位于樣品臺下方，分光棱鏡位于透鏡上方，微透鏡陣列位于分光棱鏡上方，第一相機位于微透鏡陣列上方，分光棱鏡旁還設有第二相機。本發明的有益效果是通過結合兩種拍攝方式的優勢,實現高分辨率的光場拍攝，并可重建出高空間分辨率的三維信息。

技術領域

本發明屬于顯微鏡技術及三維成像領域，涉及一種光場顯微成像系統和光場顯微鏡組件。

背景技術

光場是一個四維數據，記錄了空間中光的信息，通過算法可以從記錄的光場中重建所拍攝場景/物體的三維信息。但傳統的光場拍攝方式，存在空間分辨率低的問題。現有的普通顯微鏡只能捕捉樣品的平面信息，無法記錄完整的三維信息。光場顯微鏡可以通過記錄空間中光的傳播信息，從而實現樣品的三維重建。但因為光場的所有信息都是記錄在一個圖像傳感器(CCD/CMOS)上，所以得到的空間分辨率必然要比只拍攝二維圖像的分辨率要低。實際上，為達到一個較為理想的三維重建效果，光場拍攝的空間分辨率要遠低于圖像傳感器可直接提供的分辨率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型高分辨率光場顯微鏡結構，本發明的有益效果是通過結合兩種拍攝方式的優勢(傳統顯微成像可拍攝高分辨率圖像以及光場顯微可記錄三維信息)實現高分辨率的光場拍攝，并可重建出高空間分辨率的三維信息。

本發明所采用的技術方案是包括物鏡和透鏡，透鏡置于物鏡上方，由物鏡和透鏡組成一個普通顯微系統，樣品臺位于物鏡下方，照明系統位于樣品臺下方，分光棱鏡位于透鏡上方，微透鏡陣列位于分光棱鏡上方，第一相機位于微透鏡陣列上方，分光棱鏡旁還設有第二相機。

進一步，第一相機感光元件表面放置于微透鏡陣列后的焦面處。

進一步，4f系統位于第一相機和微透鏡陣列之間，其中微透鏡陣列與4f系統前鏡面的距離為微透鏡陣列焦距和4f系統前焦距之和，第一相機的感光元件與4f系統的距離為4f系統的后焦距長度。

進一步，照明系統為科勒照明系統，能夠改變數值孔徑大小來調整光路和匹配物鏡。

進一步，第一相機、第二相機包括面陣彩色相機、線陣彩色相機、面陣黑白相機和線陣黑白相機。

附圖說明

圖1是本發明系統結構示意圖；

圖2是加入4f系統后結構示意圖。

圖中，1.第一相機，2.第二相機，3.微透鏡陣列，4.分光棱鏡，5.透鏡，6.物鏡，7.樣品臺，8.照明系統，9.計算機，10.4f系統。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明利用同時拍攝到的另一個二維圖像，對光場的分辨率、對比度、噪聲等方面進行加強。本發明如圖1所示，包括物鏡6和透鏡5，透鏡5置于物鏡6上方，由物鏡6和透鏡5組成一個普通顯微系統，樣品臺7位于物鏡6下方，照明系統8位于樣品臺7下方，分光棱鏡4位于透鏡5上方，微透鏡陣列3位于分光棱鏡4上方，第一相機1位于微透鏡陣列3上方，分光棱鏡4旁還設有第二相機2。

樣品臺7上的樣品經顯微系統和分光棱鏡4后分別成像于微透鏡陣列3前表面和第二相機2感光元件表面，其中第二相機2獲取的普通顯微圖像被傳輸入外部計算機9作為優化光場信息的參考。第一相機1感光元件表面放置于微透鏡陣列3后的焦面處將獲取光場圖像傳入外部計算機9。