[發(fā)明專利]一種亞像素位移的成像裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910217823.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN110187582B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)鵬;廖翰宇;陳雄超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/139
• 分類號(hào): G02F1/139;G02F1/1343;G02F1/133;G02F1/1335;G02B21/36
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

1.一種亞像素位移和/或像素位移的成像裝置，包括圖像傳感器和亞像素位移裝置，其特征在于，所述亞像素位移裝置包括灌入具有電控雙折射效應(yīng)的液晶的液晶盒、脈沖信號(hào)發(fā)生器，所述液晶盒設(shè)置有兩對(duì)電極，所述兩對(duì)電極分別用于與脈沖信號(hào)發(fā)生器連接，使液晶能夠產(chǎn)生兩個(gè)電場(chǎng)，且所述兩個(gè)電場(chǎng)的方向不平行，從而使所述液晶產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，所述圖像傳感器設(shè)置在所述亞像素位移裝置的后端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述具有電控雙折射效應(yīng)的液晶為近晶相液晶或向列相液晶。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像傳感器感光面為矩形，所述施加電場(chǎng)的方向不與所述矩形的任意一條邊緣垂直或平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括偏振裝置，所述的偏振裝置設(shè)置在所述液晶盒與圖像傳感器之間，當(dāng)脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，所述的偏振裝置能夠過濾掉通過所述液晶盒的o光。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括處理模塊，當(dāng)脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，所述的處理模塊能通過計(jì)算過濾掉通過所述液晶盒的o光。

6.一種實(shí)現(xiàn)像素和/或亞像素位移的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)設(shè)置權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的亞像素位移和/或像素位移的成像裝置；

(2)在脈沖信號(hào)發(fā)生器不產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，圖像傳感器進(jìn)行采集，得到樣品的初始圖像；

(3)連續(xù)地改變脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)，使所述具有電控雙折射效應(yīng)的液晶所處的電場(chǎng)的強(qiáng)度發(fā)生改變，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的改變，液晶的光軸將旋轉(zhuǎn)不同的角度，將光場(chǎng)在圖像傳感器接受面進(jìn)行不同物理距離的位移，圖像傳感器在這一過程對(duì)圖像進(jìn)行采集；

(4)分析步驟(3)中圖像傳感器采集的圖像，將脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，不隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像刪去，保留隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像，即得到亞像素位移和/或像素位移圖像。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述的將脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，不隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像刪去的具體方法為如下方法A或方法B：

方法A：在液晶盒和圖像傳感器之間設(shè)置有偏振裝置，所述的偏振裝置能夠過濾掉脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，通過所述液晶盒的o光并同時(shí)保留e光，即能過濾掉不隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像，同時(shí)保留隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像；

方法B：通過額外設(shè)置的處理模塊，將脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，不隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像刪去。

8.一種獲取超分辨率圖像的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：設(shè)置權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的亞像素位移和/或像素位移的成像裝置；

S2：在脈沖信號(hào)發(fā)生器不產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，圖像傳感器進(jìn)行采集，得到樣品的初始圖像；

S3：連續(xù)地改變脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)，使所述具有電控雙折射效應(yīng)的液晶所處的電場(chǎng)的強(qiáng)度發(fā)生改變，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的改變，液晶的光軸將旋轉(zhuǎn)不同的角度，將光場(chǎng)在圖像傳感器接受面進(jìn)行不同物理距離的位移，圖像傳感器在這一過程對(duì)圖像進(jìn)行采集；

S4：分析步驟S3中圖像傳感器采集的圖像，將脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)后，不隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像刪去，保留隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像，即得到亞像素位移和/或像素位移圖像；

S5：利用像素超分辨率(PSR)算法將步驟S4中所述保留隨脈沖信號(hào)改變物理位置的圖像進(jìn)行合成，得到超分辨率圖像。

9.一種超分辨率無(wú)透鏡顯微成像系統(tǒng)，包括依光路依次布置的光源照明模塊、載樣臺(tái)，其特征在于，還包括權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的亞像素位移裝置，所述載樣臺(tái)設(shè)置在所述亞像素位移裝置和光源之間，所述載樣臺(tái)用于放置拍攝樣品。