[发明专利]一种无CCD位移装置的高分辨错位叠层成像装置

说明书

本发明公开了一种无CCD位移装置的高分辨错位叠层成像装置，包括相干光源、扩束准直系统、尺寸可调光阑、X‑Y二维位移台、待测样品、二元光栅、平行平板、聚焦透镜、挡板和CCD，相干光源发出的光束经扩束准直系统和尺寸可调光阑后，照射到放置在X‑Y二维移动平台上的待测样品上，二元光栅将经待测样品调制后的光束分为0级衍射光和±1级功能错位光，调节平行平板的角度可改变错位光束位置，再结合聚焦透镜，可在CCD上形成具有不同错位量的光斑，等分CCD，提取各错位光斑数据，代入到相位复原方法中，复原出高分辨的样品相位。本发明将叠层成像与错位成像方法结合，简化系统结构，无CCD位移装置，实现了高速、高效、大视场、高分辨成像。

技术领域

本发明涉及高分辨成像装置，尤其涉及一种无CCD位移装置的高分辨错位叠层成像装置。

背景技术

2013年，Guoan Zheng等人在Nature photonics的Wide-field,high-resolutionFourier ptychographicmicroscopy文章中，基于合成孔径思想提出了傅里叶域叠层成像方法，即将原有横向平移的扫描方式改为通过发光二极管(LED)阵列实现多角度斜入射照明，采集多幅不同区域的傅里叶域低分辨率图像，使用特定的相位恢复方法将这些频谱合成，从而获得大视场、高分辨率图像。2014年，Siyuan Dong等人在Optics express的High-resolution fluorescence imaging via patternilluminated Fourier ptychography文章中，将结构光照明与傅里叶叠层成像方法结合，扩大了荧光显微技术的视场范围。2018年，An Pan等人在Optics express的Subwavelength resolution Fourier ptychographywith hemispherical digital condensers文章中，用可调节亮度的半球形数字电容器替代LED阵列，实现了亚波长量级分辨率。但以上方法增加提高分辨率的同时增加了系统的复杂度，需增加额外的照明系统，而照明系统的稳定性、位置误差等等因素会影响成像质量。

2011年，Andrew M.Maiden等人在JOSAA的Superresolution imaging viaptychography文章中，将解析延拓方法应用到叠层成像方法中，使衍射图案可外推到测量范围的4倍，提高了成像分辨率。该方法虽然无需增加系统复杂程度，但是分辨率提高能力有限

中国专利号CN101299099A公开了一种高分辨率亚像元成像技术实现的方法及系统，包括：普通面阵CMOS探测器；面阵CMOS探测器驱动与数据采集板，光学镜头和二维平移精密光学精密调节架。通过普通面阵CMOS探测器进行一定方式的二维平移可以实现成像系统的亚像元探测。该方法需要增加二维平移装置，而且不能复原待测样品的相位，不能获取待测样品的三维轮廓信息。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种能够缩短数据采集时间，同时具有大视场、成像范围可扩展等优势的无CCD位移装置的高分辨错位叠层成像装置。

技术方案：本发明包括叠层成像阵列扫描系统和无CCD位移装置的错位成像系统，所述的叠层成像阵列扫描系统包括依次设置的光源、扩束准直系统、光阑和移动平台；所述的无CCD位移装置的错位成像系统包括依次设置的光栅、挡板和CCD，经光栅分光后的衍射光的衍射角区域设有平行平板和聚焦透镜，所述的平行平板位于聚焦透镜前方。

所述的光栅产生的±1级衍射光为形成错位光斑所需的错位光束。

所述的平行平板和聚焦透镜放置在±1级衍射光的衍射角区域，以达到只允许±1级衍射光通过的目的。

所述的光栅包括常规二元光栅和正交二元光栅，其中，常规二元光栅可在CCD上形成两个光斑，实现对角错位；正交二元光栅可在CCD形成四个光斑，实现四点错位。