专利名称:亚像元分割编码显微成像装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学波段显微探测成像装置。
背景技术：
现有成像装置光学显微镜以不带电的光子为信息载体，对细胞干扰很小，是生物学和医学研究的基本工具。尽管其他类显微镜，如电子显微镜、扫描隧道显微镜早已具有亚纳米级的分辨率，但是由于光学波段的电磁波所具有的特征能量与生物物质的分子运动能量相近，很容易发生某种形式的相互作用，从而可以通过此种相互作用去进一步认识这些物质且又不损伤这些物质的生物活性。所以至今世界上许多先进实验室一直在努力探索光学近场成像的特性，以便利用这些特性服务于人类科学技术的发展，这其中主要的一个方面就是光学波段超分辨探测技术。现有近场光学显微镜均须借助于某种型式的近场探针，以便提取待测目标表面近场中某处一个极小区域的光学近场信号(近场仅存在于物体表面亚波长的近处，探针感应该点的光学近场，并将其转化为传导波送往光纤的另一端)，该区域一般远小于光学分辨率限制依据的瑞利判据所限定的区域，这种探针可以是有孔(通光)也可以是无孔(不直接通光)。从工作原理上看近场探针的作用是提取在近目标区的隐失波中所携带的超分辨信息，并通过探针的传光结构(光波导纤维)将隐失波转换成传导波，然后传往光学系统和光电转换器，获得相应的电信号；近场探针在测控单元的帮助下保持住针尖与待测目标的间距在所需近场范围，并由二维扫描机构拖动探针在目标上作二维扫描，从而完成目标的超分辨光学图像的探测。现有近场光学显微镜(以可见光为例)主要由探针、扫描机构和控制系统三部分构成探针具有纳米针尖；扫描机构保持探针到样品待测点间的距离为十几纳米并拖动探针相对于待测样品的表面做二维(X-Y方向)；控制系统保证在每一探测位置针尖与样品间距为一定的距离(极近的)。目前，世界上仅有几家厂商生产这种近场扫描光学显微镜，其X-Y方向的分辨率一般为50nm。现有探针扫描近场光学显微镜存在下述问题
(I)现有探针通光效率低下，经探针所搜集的光信号很难再经过分光系统去做光谱探测；探针通光少了就要使用极高灵敏度的探测器，将导致在没有光电倍增管的工作波段(光学波段)很难达到适当的信噪比。
(2)针尖与样品间距的控制系统的存在使得这种显微镜耐受外加场的能力很小，而研究外加场，例如高电压场或各种强度恒定或变化电磁场作用下的细胞变化是人类在社会发展中所共同关注的课题。
由于控制系统控制针尖至样品被探测点的间距控制及扫描控制，这种机构对平坦样品尚可克服技术难点，但对不平样品就几乎难以实现超近距离的间距控制及扫描控制。另外，探针能够扫描的范围很小，也就是视场很小。在这种控制系统和运动机构条件下，成像速度也比较低。
(3)控制系统的激光光源、扫描机构及探针本身的附属机构都占用空间，使得样品不可能再被其他探测方法同时观测，因而几乎不存在多方法联用的可能性。
现有一般显微镜的物镜全部遵循一个规律，即低倍物镜视场大而分辨率低，高倍物镜分辨率高却视场小，想要分辨率高的同时还要视场大，是不可能的。
发明内容
本发明提出两种亚像元分割编码显微成像装置，解决现有近场光学显微镜成像速度慢、控制困难的问题；同时解决一般显微镜分辨率受到光学衍射限制而不能继续提高、分辨率和视场范围存在矛盾的问题。
本发明的一种亚像元分割编码成像装置，包括顺序排列的取景窗、编码板和面阵光电探测器，所述取景窗为矩形透光窗，所述编码板为表面具有能遮挡工作波段光的亚波 长厚度金属镀膜的石英玻璃板或者能遮挡工作波段光的亚波长厚度自支撑金属膜，金属镀膜或自支撑金属膜上制作有亚波长小孔阵列，所述亚波长小孔阵列中，各小孔孔径小于瑞利判据中的r值；其特征在于
所述编码板和面阵光电探测器之间设置有显微物镜；
所述亚波长小孔阵列由MXN个子阵列加上编码所必需的P-I列组成，为M行NXP+P-1列的阵列，每个子阵列对应显微物镜的一个物方像元，均为按P阶循环s矩阵排列的小孔阵列，M = 3 1024，N = 3 1024，分别为最终成像的像元的行数和列数，P = 3、
7、11、15、19、23、31、35、43、47、63、71、79、83、103、127、255、511 或 1023 ;亚波长小孔阵列中最右边的P-I列与最左边的P-I列相同；
各子阵列构成相同，均为由O和I组成的P行P列循环s矩阵的任一行构成；
P = 3 时，首行为 101，
P = 7 时，首行为 1110100，
P = 11 时，首行为 11011100010，
P = 15 时，首行为 000100110101111,
P = 19 时，首行为 1100111101010000110,
P = 23 时，首行为 11111010110011001010000,
P = 31 时，首行为 0000100101100111110001101110101,
P = 35 时，首行为 00100110101000010011101111100011101,
P = 43时，首行为
1100101001110111110001011100000100011010110,
P = 47时，首行为
11111011110010101110010011011000101011000010000,
P = 63时，首行为
00000100001100010100111101000111001
0010110111011001101010111111，
P = 71时，首行为
11111 11011 10100 11011 10001 10101
10100 01110 10010 10011 10001 00110
10001 00000 O,[0033]P = 79时，首行为
11101 10011 11010 01011 11110 11000
01100 01010 10101 11001 11100 10000
00101 10100 00110 0100,
p = 83时，首行为
11011 00101 11100 01100 01010 11111
11010 01110 11001 00011 01000 00001
01011 10011 10000 10110 010，
P =103 时，首行为
11101 00111 00011 11111 00010 11011
10111 01010 01000 01001 10100 11011
11011 01010 00100 01001 01110 00000
01110 00110 100,
P =127 时，首行为
000000 10000 0110 00010 10001 11100
100010 11001 1101 01001 11110 10000
111000 10010 0110 11010 11011 11011
00011 01001 01110 11100 11001 01010
11111 11，
P = 225 时，首行为
00000 00101 11000 11101 11100 01011
00110 11000 01111 00111 00001 01011
11111 10010 11110 10010 10000 11011
10110 11111 01011 10100 00011 00101
01010 00110 10110 00110 00001 00101
10110 10100 11010 01111 11011 10011
00111 10110 01000 01000 00011 10010
01001 10001 00111 01010 11010 00100[0061]01010 01000 11111,
以下字符对应关系以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制000、001、010、011、100、101、110、111 ；
P = 511 时，首行为
00102 14116 25303 36467 10502 55176
62226 77115 23140 14312 15137 64261
65454 74373 50153 33540 55372 52012
25713 56016 35117 27242 20634 13666
32073 60777 01737 05631 01123 55074
76330 52216 15527 04610 4，
P =IO23 时，首行为[0071]00040 22101 44641 12417 27266 60030
15460 53270 67704 36366 64012 05524
37362 26023 10506 67007 43577 10305
56415 26362 66202 11140 26123 54705
76505 66541 46650 16475 15223 40763
46750 52676 04721 65755 10205 12616
37660 43234 47415 66143 67644 5006431351 32105 46451 06073 36027 12716
73463 52736 62423 30416 27624 63125
17630 65715 32304 56057 25277 64052
27425 73523 34434 37760 07037 56117
43175 31311 I。
本发明的又一种亚像元分割编码成像装置，包括顺序排列的取景窗、编码板和面阵光电探测器，所述取景窗为矩形透光窗，所述编码板为表面具有能遮挡工作波段光的亚波长厚度金属镀膜的石英玻璃板或者能遮挡工作波段光的亚波长厚度自支撑金属膜，金属镀膜或自支撑金属膜上制作有亚波长小孔阵列，所述亚波长小孔阵列中，各小孔孔径小于瑞利判据中的r值；其特征在于
所述编码板和面阵光电探测器之间设置有显微物镜；
所述亚波长小孔阵列由MXN个子阵列加上编码所必需的P-I列组成，每个子阵列对应显微物镜的一个物方像元，均为按P阶循环S矩阵排列的小孔阵列；M = 3 1024，N=3 1024，分别为最终成像的像元的行数和列数，P = 15、35、63、255、511或1023 ;各子阵列均为KXL阵列或LXK阵列，由O和I组成的P行P列循环s矩阵的任一行按K行或L行折叠构成，KXL = P ；
P = 15 时，首行为 000100110101111,
P = 35 时，首行为 00100110101000010011101111100011101,
P = 63时，首行为
00000100001100010100111101000111001
0010110111011001101010111111，
P = 225 时，首行为
00000 00101 11000 11101 11100 01011
00110 11000 01111 00111 00001 01011
11111 10010 11110 10010 10000 11011
10110 11111 01011 10100 00011 00101
01010 00110 10110 00110 00001 00101
10110 10100 11010 01111 11011 10011
00111 10110 01000 01000 00011 10010
01001 10001 00111 01010 11010 0010001010 01000 11111,
以下字符对应关系以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制000、001、010、011、100、101、110、111 ；
P = 511 时，首行为
00102 14116 25303 36467 10502 55176
62226 77115 23140 14312 15137 64261
65454 74373 50153 33540 55372 52012
25713 56016 35117 27242 20634 13666
32073 60777 01737 05631 01123 55074
76330 52216 15527 04610 4，
P = 1023 时，首行为
00040 22101 44641 12417 27266 60030
15460 53270 67704 36366 64012 05524
37362 26023 10506 67007 43577 10305
56415 26362 66202 11140 26123 54705
76505 66541 46650 16475 15223 40763
46750 52676 04721 65755 10205 12616
37660 43234 47415 66143 67644 50064
31351 32105 46451 06073 36027 12716
73463 52736 62423 30416 27624 63125
17630 65715 32304 56057 25277 64052
27425 73523 34434 37760 07037 56117
43175 31311 I ；
A.子阵列为KXL阵列时，所述亚波长小孔阵列为(KXM行(NXL) + (P_1)列的阵列，其中，亚波长小孔阵列的第I个K行构成方式自左至右为
第I个子阵列、第2个子阵列、…第N个子阵列、KX (P-I)附加子阵列，
第2 N个子阵列中，每个子阵列的第J行为前一子阵列的第J+1行,J = I L,当 J+1 > LW，取 J= I ；
第I个K行中最右边的KX (P-I)附加子阵列的每一行与其同行左边近邻的元素满足P阶循环S矩阵的循环关系；
亚波长小孔阵列的第2 第M个K行构成方式和第I个K行构成方式相同；
B.子阵列为LXK阵列时，所述亚波长小孔阵列为(LXM)行(NXK) + (P_1)列的阵列，其中，亚波长小孔阵列的第I个L行构成方式自左至右为
第I个子阵列、第2个子阵列、…第N个子阵列、LX (P-I)附加子阵列，
第2 N个子阵列中，每个子阵列的第J行为前一子阵列的第J+1行,J = I K,当J+1 >1(时，取
=I ；
第I个L行中最右边的LX (P-I)附加子阵列的每一行与其同行左边近邻的元素满足P阶循环S矩阵的循环关系；
亚波长小孔阵列的第2 第M个L行构成方式和第I个L行构成方式相同。
所述的亚像元分割编码成像装置，其特征在于
组成所述亚波长小孔阵列的子阵列中，所述小孔端面形状为圆形、包括三角形和四边形的多边形、C形或者W形；小孔垂直方向形状为圆台、圆柱、棱台、棱柱或者台阶孔。
矩形透光窗截取成像所需的面积即对应面阵光电探测器接受光信号的全部面积，即MXN对应的区域，经过编码板的信号光被显微物镜收集，显微物镜将经过编码板分割编码的信号光成像到面阵光电探测器上，编码板的每一个子阵列对应显微物镜的一个物方像元(并不含附加像元)，来自每个物方像元的光照射到面阵光电探测器上对应的敏感元上，经过光电转换，送往后续装置进行记录、信号处理和成像。
利用本发明，以亚像元分割编码的方式对一幀图像的每一个像元进行亚像元分割编码，然后从面阵光电探测器得到的图像中解码出每一个亚像元的值，从而得到比面阵光电探测器给出的原始图像分辨率高的图像幅度相同的新图像，也就是总共得到两幅图像，两幅图像的幅度相同但是其中一幅图像的总像素要比另外一幅高η倍，η为亚像元分割的次数，也就是亚波长小孔子阵列的阶数。
正是由于这种亚波长分割编码是对于显微物镜的每一个像元进行的，所以当显微物镜是低倍物镜时就拥有了大视场，但是由于亚波长分割编码又对于这个物镜的每一个像 元进行了亚波长分割，所以在拥有大视场的同时又拥有了高分辨率。这就突破了传统的显微物镜的成像分辨率和视场之间的固有矛盾关系。
本发明的显著特点是亚像元分割措施遍及整个像场的每一像元(即未分割前的每一个像元)；未分割前的每一个像元都施行同样阶数的分割；未分割前的每一个像元的分割都是施行同样阶数的S矩阵分割(在第一种分割方式中而且分割方式都是完全相同的)。这样的分割可以达到最简单的编码板结构，最简单的编码方式，最简单的编码板加工方式。这样的分割方式又可以达到解决亚波长小孔阵列阶数满足阿达玛变换光学系统对于扰动的反应所导致的一定限制的要求，即采用低阶数的亚波长小孔阵列。这样的分割方式才可以达到解决现在的光学显微镜宽视场条件下分辨率不可能高的问题或者说高分辨率时视场必然小的问题，即采用低倍显微镜物镜然后对于此物镜所成像的宽视场像的每一个像元施行亚像元分割以便得到高分辨率。这样的分割方式才可能达到宽视场的30纳米分辨率的光学显微镜的理想要求。
图I为本发明示意图；
图2为面阵光电探测器得到的图像；
图3为亚像元分割方式的变化示意；
图4为解码出来的高分辨率图像；
图5为子阵列为15阶的3X5亚波长小孔阵列示意图；
图6为子阵列为15阶的3X4亚波长小孔阵列示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图I所示，图中，激发光I、样品2，本发明包括顺序排列的取景窗3、编码板4、显微物镜5和面阵光电探测器6，所述取景窗3为矩形透光窗，在玻片上不与样品接触的一面的镀金膜上制作矩形透光窗作为取景框；[0146]编码板4为表面具有能遮挡工作波段光的亚波长厚度金属镀膜的石英玻璃板或者能遮挡工作波段光的亚波长厚度自支撑金属膜，金属镀膜或自支撑金属膜上制作有亚波长小孔阵列，所述亚波长小孔阵列中，各小孔孔径小于瑞利判据中的r值；
所述亚波长小孔阵列由MXN个子阵列加上编码所必需的列数组成，每个子阵列对应显微物镜的一个物方像元，均为按P阶循环s矩阵 排列的小孔阵列；编码所必需的列数为 P-1。
实施例1、M = 3,N = 5，组成亚波长小孔阵列的子阵列为3阶，编码所必需的列数P = 2 ；
如图2所示，面阵光电探测器得到的图像由3X5个像元构成，各像元分别以字母A O表示；亚波长小孔阵列由3X5个子阵列加编码所必需的2列小孔所组成，各子阵列构成相同，均为由O和I组成的3行3列循环s矩阵的任一行构成；首行为101，
组成亚波长小孔阵列时，为3行17列的阵列
10110110110110110
10110110110110110
10110110110110110，
或
01101101101101101
01101101101101101
01101101101101101,
或
11011011011011011
11011011011011011[0161] 11011011011011011，
其中I代表穿通孔，O代表不穿孔；
每一个子阵列101对应于面阵光电探测器得到的图像的一个像元，实际上亚波长小孔阵列的每一行每一列都是一样的分割方式，这样的方式的编码板的构型是最简单的，并且可以高速移动或旋转编码，进而保证成像的快速性。这样的编码板从观察像元的角度看也是一个完整的周期小孔阵列，从观察亚像元的角度看则是一个隐周期小孔阵列。如图3所示，编码方式为每左移一个小孔，亚波长小孔阵列完成一次编码记录，同时CCD进行一次光积分，得到一幅图像。移动三个小孔完成一个完整的编码操作，得到三幅图像。C⑶进行三次光积分的数据就可以解码出一个像元的每一个亚像元(小孔)的透过光的强度值，如图4所示，图2中的每一个像元可以解码出三个亚像元的透过光的强度值，如A解码出aia2a3，B解码出bib2b3，…，经解出全部像元的强度值就可以得到一幅提高了分辨率的图像了。
7阶以上其它阶亚像元分割与此类似，只是编码记录次数相应多一些而已。
实施例2、M = 3，N = 5，组成亚波长小孔阵列的子阵列为15阶，编码所必需的附加列数P-I = 14 ;各子阵列构成相同，均为由O和I组成的15行15列循环S矩阵的任一行构成，首行000100110101111 ;为简化表达，以下字符对应关系以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制 000、001、010、011、100、101、110、111，首行即为 04657 ；[0166]组成亚波长小孔阵列为3行89列的阵列
04657046570465704657046570465+11
04657046570465704657046570465+11
04657046570465704657046570465+11 ；
上述阵列中，最右边的两列为二进制表示，其余列均为八进制表示。
实施例3、M = 3，N = 5，组成亚波长小孔阵列的子阵列为15阶，编码所必需的附加列数为14 ；
各子阵列均为5X3阵列，由O和I组成的15行15列循环s矩阵的首行000100110101111，按5行折叠构成，5行3列的折叠方式为:
000
100
110
101
111
相应的亚波长小孔阵列的第I个5行按照下述方式制作
00010011010111100010011010111
10011010111100010011010111100[0181] 11010111100010011010111100010[0182] 10111100010011010111100010011
11100010011010111100010011010
其中，亚波长小孔阵列的第I个5行构成方式为，自左至右
第I个子阵列、第2个子阵列、…第3个子阵列、5X 14附加子阵列，
第2 3个子阵列中，每个子阵列的第J行为前一子阵列的第J+1行，J = I 3，当 J+1 > 3 时，取 J = I ；
第I个5行中最右边的5X14附加子阵列的每一行与其同行左边近邻的元素满足P阶循环s矩阵的循环关系；亚波长小孔阵列的第2 第3个5行构成方式和第I个5行构成方式相同；
所述亚波长小孔阵列为KXM = 15行、NXL+P-1 = 25列的阵列(附加阵列已经包含在内)，如图5所示；为简化表达，上述阵列中，最右边的两列为二进制表示，其余列均为八进制表示，以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制000、001、010、011、100、101、110、111。
这个编码板可以实现五个排列成一行的五个像元的同步编码。其操作方式为每次左移一个亚像元(小孔)，连续左移十四(p-Ι)次，就完成了这五个像元的亚像元分割编码。解码出来就得到75个亚像元的值，每一个五行三列就对应于一个被分割的像元。解出来的第一个像元的15个亚像元的值及其在空间的排列如下述阵列所示。其余四个像元的亚像元的值依次排列于第一个像元的亚像元的值的右边。
实施例4、M = 3，N = 4，组成亚波长小孔阵列的子阵列为15阶，编码所必需的附加列数为14 ；
各子阵列均为5X3阵列，由O和I组成的15行15列循环s矩阵的首行000100110101111，按5行折叠构成，5行3列的折叠方式为
000
100
110
101
111
相应的亚波长小孔阵列的第I个5行按照下述方式制作
0001001101011110001001101010011010111100010011010111
11010111100010011010111100[0201] 10111100010011010111100010[0202] 11100010011010111100010011
其中，亚波长小孔阵列的第I个5行构成方式为，自左至右
第I个子阵列、第2个子阵列、···第4个子阵列、5X 14附加子阵列，
第2 4个子阵列中，每个子阵列的第J行为前一子阵列的第J+1行，J = I 3，当 J+1 > 3 时，取 J = I ；
第I个5行中最右边的5X 14附加子阵列的每一行与其同行左边近邻的元素满足P阶循环s矩阵的循环关系；亚波长小孔阵列的第2 第3个5行构成方式和第I个5行构成方式相同；
所述亚波长小孔阵列为KXM = 15行NXL+P-1 = 26列的阵列(附加阵列已经包含在内)，如图6所示；为简化表达，上述阵列中，最右边的两列为ニ进制表示，其余列均为八进制表示，以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示ニ进制000、001、010、011、100、101、110、111。
权利要求
1.一种亚像元分割编码成像装置，包括顺序排列的取景窗、编码板和面阵光电探测器，所述取景窗为矩形透光窗，所述编码板为表面具有能遮挡工作波段光的亚波长厚度金属镀膜的石英玻璃板或者能遮挡工作波段光的亚波长厚度自支撑金属膜，金属镀膜或自支撑金属膜上制作有亚波长小孔阵列，所述亚波长小孔阵列中，各小孔孔径小于瑞利判据中的r值；其特征在于 所述编码板和面阵光电探测器之间设置有显微物镜； 所述亚波长小孔阵列由MXN个子阵列加上编码所必需的P-I列组成，SMRNXP +P-I列的阵列，每个子阵列对应显微物镜的一个物方像元，均为按P阶循环s矩阵排列的小孔阵列，M = 3 1024，N = 3 1024，分别为最终成像的像元的行数和列数，P = 3、7、11、-15、19、23、31、35、43、47、63、71、79、83、103、127、255、511 或 1023 ;亚波长小孔阵列中最右边的P-I列与最左边的P-I列相同； 各子阵列构成相同，均为由O和I组成的P行P列循环s矩阵的任一行构成； P = 3时，首行为101， P = 7时，首行为1110100， P = Il 时，首行为 11011100010, P = 15 时，首行为 000100110101111, P = 19 时，首行为 1100111101010000110, P = 23 时，首行为 11111010110011001010000, P = 31 时，首行为 0000100101100111110001101110101, P = 35 时，首行为 00100110101000010011101111100011101, P = 43时,首行为
-1100101001110111110001011100000100011010110, P = 47时,首行为 -01100 01010 10101 11001 11100 10000
-0010110100 00110 0100， P = 83时，首行为
-11011 00101 11100 01100 01010 11111
-1101001110 11001 00011 01000 00001
-01011 10011 10000 10110 010,P = 103时，首行为
·11101 00111 00011 11111 00010 11011
·10111 01010 01000 01001 10100 11011
·1101101010 00100 01001 01110 00000
·01110 00110 100， P = 127时，首行为
·00000 01000 00110 00010 10001 11100
·10001 01100 11101 01001 11110 10000
·11100 01001 00110 11010 11011 11011
·00011 01001 01110 11100 11001 01010
·11111 11， P = 225时，首行为
·00000 00101 11000 11101 11100 01011 · 0011011000 01111 00111 00001 01011
·11111 10010 11110 10010 10000 11011
·10110 11111 01011 10100 00011 00101
·01010 00110 10110 00110 00001 00101
·10110 10100 11010 01111 11011 10011
·00111 10110 01000 01000 00011 10010
·01001 10001 00111 01010 11010 00100
·01010 01000 11111， 以下字符对应关系以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制000、001、010、011、·100、101、110、111 ； P = 511时，首行为 · 00102 14116 2530 336467 10502 55176
·62226 77115 23140 14312 15137 64261
·65454 74373 50153 33540 55372 52012
·25713 56016 35117 27242 20634 13666
·32073 60777 01737 05631 01123 55074
·76330 52216 15527 04610 4， P = 102 3时，首行为
·0004 022101 44641 12417 27266 60030 · 15460 53270 67704 36366 64012 05524 · 37362 26023 10506 67007 43577 10305 · 56415 26362 66202 11140 26123 54705
·76505 66541 46650 16475 15223 40763
·46750 52676 04721 65755 10205 12616
·37660 43234 47415 66143 67644 50064
·31351 32105 46451 06073 36027 12716·73463 52736 62423 30416 27624 63125
·17630 65715 32304 56057 25277 64052
·27425 73523 34434 37760 07037 56117
·43175 31311 I。
2.—种亚像元分割编码成像装置，包括顺序排列的取景窗、编码板和面阵光电探测器，所述取景窗为矩形透光窗，所述编码板为表面具有能遮挡工作波段光的亚波长厚度金属镀膜的石英玻璃板或者能遮挡工作波段光的亚波长厚度自支撑金属膜，金属镀膜或自支撑金属膜上制作有亚波长小孔阵列，所述亚波长小孔阵列中，各小孔孔径小于瑞利判据中的r值；其特征在于 所述编码板和面阵光电探测器之间设置有显微物镜； 所述亚波长小孔阵列由MX N个子阵列加上编码所必需的P-I列组成，每个子阵列对应显微物镜的一个物方像元，均为按P阶循环s矩阵排列的小孔阵列；M = 3 1024，N = 3 ·1024，分别为最终成像的像元的行数和列数，P = 15、35、63、255、511或1023 ;各子阵列均为KXL阵列或LXK阵列，由O和I组成的P行P列循环s矩阵的任一行按K行或L行折叠构成，KXL = P ； P = 15 时，首行为 000100110101111, P = 35 时，首行为 00100110101000010011101111100011101, P = 63时，首行为
·00000100001100010100111101000111001
·0010110111011001101010111111, P = 225时，首行为
·00000 00101 11000 11101 11100 01011
·00110 11000 01111 00111 00001 01011
·11111 10010 11110 10010 10000 11011
·10110 11111 01011 10100 00011 00101
·0101 000110 10110 00110 00001 00101
·10110 10100 11010 01111 11011 10011
·0011110110 01000 01000 00011 10010
·01001 10001 00111 01010 11010 00100
·01010 01000 11111， 以下字符对应关系以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制000、001、010、011、·100、101、110、111 ； P = 511时，首行为
·0010214116 25303 36467 10502 55176
·62226 77115 23140 14312 15137 64261
·65454 74373 50153 33540 55372 52012
·25713 56016 35117 27242 20634 13666
·32073 60777 01737 05631 01123 55074
·76330 52216 15527 04610 4，P = 1023时，首行为
.00040 22101 44641 12417 27266 60030
.15460 53270 67704 36366 64012 05524
.37362 26023 10506 67007 43577 10305
.56415 26362 66202 11140 26123 54705
.76505 66541 46650 16475 15223 40763
.46750 52676 04721 65755 10205 12616
.37660 43234 47415 66143 67644 50064
.31351 32105 46451 06073 36027 12716
.73463 52736 62423 30416 27624 63125
.17630 65715 32304 56057 25277 64052
.27425 73523 34434 37760 07037 56117
.43175 31311 I ； A.子阵列为KXL阵列时，所述亚波长小孔阵列为(KXM)行(NXL)+(P-I)列的阵列，其中，亚波长小孔阵列的第I个K行构成方式自左至右为 第I个子阵列、第2个子阵列、…第N个子阵列、KX (P-I)附加子阵列， 第2 N个子阵列中，每个子阵列的第J行为前一子阵列的第J+1行，J = I L，当J+1 > LW，取 J = I ； 第I个K行中最右边的KX (P-I)附加子阵列的每一行与其同行左边近邻的元素满足P阶循环s矩阵的循环关系； 亚波长小孔阵列的第2 第M个K行构成方式和第I个K行构成方式相同； B.子阵列为LXK阵列时，所述亚波长小孔阵列为(LXM)行(NXK)+(P-I)列的阵列，其中，亚波长小孔阵列的第I个L行构成方式自左至右为 第I个子阵列、第2个子阵列、…第N个子阵列、LX (P-I)附加子阵列， 第2 N个子阵列中，每个子阵列的第J行为前一子阵列的第J+1行，J = I K，当J+1 > KW，取 J = I ； 第I个L行中最右边的LX (P-I)附加子阵列的每一行与其同行左边近邻的元素满足P阶循环s矩阵的循环关系； 亚波长小孔阵列的第2 第M个L行构成方式和第I个L行构成方式相同。
3.如权利要求
I或2所述的亚像元分割编码成像装置，其特征在于 组成所述亚波长小孔阵列的子阵列中，所述小孔端面形状为圆形、包括三角形和四边形的多边形、C形或者W形；小孔形状为圆台、圆柱、棱台、棱柱或者台阶孔。
专利摘要
两种亚像元分割编码显微成像装置，属于光学波段显微探测成像装置，解决现有近场光学显微镜成像速度慢、控制困难的问题；同时解决一般显微镜分辨率受到光学衍射限制而不能继续提高、分辨率和视场范围存在矛盾的问题。本发明包括顺序排列的取景窗、编码板、显微物镜和面阵光电探测器，编码板为表面镀有金属膜的石英玻璃板或者自支撑金属膜，镀金属膜或自支撑金属膜上制作有亚波长小孔阵列，各小孔孔径小于瑞利判据中的r值；本发明对显微物镜要成像区域的每个像元进行亚像元分割编码，然后从面阵光电探测器得到的图像中解码出每一个亚像元的值，在拥有大视场的同时又拥有高分辨率，突破了传统的显微物镜的成像分辨率和视场之间的固有矛盾。
文档编号G01Q60/18GKCN102279287SQ201110094072
公开日2012年10月10日 申请日期2011年4月14日
发明者叶梅, 叶虎年 申请人:华中科技大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (4), 非专利引用 (1),