一种新型高分辨率光场显微镜结构的制作方法

本发明属于显微镜技术及三维成像领域，涉及一种光场显微成像系统和光场显微镜组件。

背景技术：

光场是一个四维数据，记录了空间中光的信息，通过算法可以从记录的光场中重建所拍摄场景/物体的三维信息。但传统的光场拍摄方式，存在空间分辨率低的问题。现有的普通显微镜只能捕捉样品的平面信息，无法记录完整的三维信息。光场显微镜可以通过记录空间中光的传播信息，从而实现样品的三维重建。但因为光场的所有信息都是记录在一个图像传感器(ccd/cmos)上，所以得到的空间分辨率必然要比只拍摄二维图像的分辨率要低。实际上，为达到一个较为理想的三维重建效果，光场拍摄的空间分辨率要远低于图像传感器可直接提供的分辨率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型高分辨率光场显微镜结构，本发明的有益效果是通过结合两种拍摄方式的优势(传统显微成像可拍摄高分辨率图像以及光场显微可记录三维信息)实现高分辨率的光场拍摄，并可重建出高空间分辨率的三维信息。

本发明所采用的技术方案是包括物镜和透镜，透镜置于物镜上方，由物镜和透镜组成一个普通显微系统，样品台位于物镜下方，照明系统位于样品台下方，分光棱镜位于透镜上方，微透镜阵列位于分光棱镜上方，第一相机位于微透镜阵列上方，分光棱镜旁还设有第二相机。

进一步，第一相机感光元件表面放置于微透镜阵列后的焦面处。

进一步，4f系统位于第一相机和微透镜阵列之间，其中微透镜阵列与4f系统前镜面的距离为微透镜阵列焦距和4f系统前焦距之和，第一相机的感光元件与4f系统的距离为4f系统的后焦距长度。

进一步，照明系统为科勒照明系统，能够改变数值孔径大小来调整光路和匹配物镜。

进一步，第一相机、第二相机包括面阵彩色相机、线阵彩色相机、面阵黑白相机和线阵黑白相机。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是加入4f系统后结构示意图。

图中，1.第一相机，2.第二相机，3.微透镜阵列，4.分光棱镜，5.透镜，6.物镜，7.样品台，8.照明系统，9.计算机，10.4f系统。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明利用同时拍摄到的另一个二维图像，对光场的分辨率、对比度、噪声等方面进行加强。本发明如图1所示，包括物镜6和透镜5，透镜5置于物镜6上方，由物镜6和透镜5组成一个普通显微系统，样品台7位于物镜6下方，照明系统8位于样品台7下方，分光棱镜4位于透镜5上方，微透镜阵列3位于分光棱镜4上方，第一相机1位于微透镜阵列3上方，分光棱镜4旁还设有第二相机2。

样品台7上的样品经显微系统和分光棱镜4后分别成像于微透镜阵列3前表面和第二相机2感光元件表面，其中第二相机2获取的普通显微图像被传输入外部计算机9作为优化光场信息的参考。第一相机1感光元件表面放置于微透镜阵列3后的焦面处将获取光场图像传入外部计算机9。

由于微透镜阵列3焦距一般较短，需几乎贴合第一相机1感光表面获取光场图像，可以使用两个透镜或镜头组成4f系统10在微透镜阵列3和第一相机1中间进行中继。如图2所示，加入4f系统10进行中继，其中微透镜阵列3与4f系统10前镜面的距离为微透镜阵列3焦距和4f系统10前焦距之和，第一相机1的感光元件与4f系统10的距离为4f系统10的后焦距长度。

本发明照明系统8为科勒照明系统，可以改变数值孔径大小来调整光路和匹配物镜。本发明不仅限于置于底部的科勒照明，也可根据需要增添或替换其他的照明方式，例如，光线光源，反射式照明等。

4f系统10可以由两个透镜或相机镜头组成，也可以选择产品化的4f转接系统。

第一相机1、第二相机2包括且不限于面阵彩色相机、线阵彩色相机、面阵黑白相机和线阵黑白相机。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种新型高分辨率光场显微镜结构，透镜置于物镜上方，由物镜和透镜组成一个普通显微系统，样品台位于物镜下方，照明系统位于样品台下方，分光棱镜位于透镜上方，微透镜阵列位于分光棱镜上方，第一相机位于微透镜阵列上方，分光棱镜旁还设有第二相机。本发明的有益效果是通过结合两种拍摄方式的优势,实现高分辨率的光场拍摄，并可重建出高空间分辨率的三维信息。

技术研发人员：许之敏;张旭辉;陈妮
受保护的技术使用者：许之敏
技术研发日：2018.10.31
技术公布日：2019.01.25