[发明专利]一种共焦成像装置及共焦成像方法

说明书

本发明公开了一种共焦成像装置及共焦成像方法，本发明实施例采用孔径成像方法解决扫描照明过程的繁琐问题，且设置可调控的平面反射镜阵列，利用对平面反射镜阵列的调节克服共焦照明无法推移的问题，实现诸如水下等应用场景下的共焦成像，扩大了应用场景范围。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种共焦成像装置及共焦成像方法。

背景技术

共焦是指包括激发和发射的光路在两个位置上聚焦。在共焦成像过程中，激发光聚焦在样品表面，而发射光聚焦在照明针孔上。这一针孔限制光路在样品表面的聚焦深度，有效防止杂质信号产生的背景噪音干扰，从而降低背景信号的强度，提升了样品的成像质量。共焦成像方法最早应用于共聚焦显微镜上，主要采用聚焦模式照明和同步成像来创建三维生物标本的横断面。它是一种光聚焦照明和照明针孔调制来去除样品非焦点平面的散射光的光学成像手段，相比于其他成像方法可以提高光学分辨率和视觉对比度。共聚焦显微镜在生物医学方面做出极大的贡献，拥有很多成果，对研究细胞或大脑等微小的物质有极大的意义。

但是，共焦成像一直被限制于显微镜的设计中，应用范围也仅仅限于生物医学。为了使共焦成像技术适用于大规模场景，提出了使用投影仪和相机阵列来替代显微镜使用的光学孔径。在具体实现时，共焦成像技术分为两类：共焦扫描方式和共焦编码方式。其中，共焦扫描方式是利用设置在光源单元后的照明针孔及设置在检测器前的探测针孔实现点照明和点探测，来自光源单元的光通过照明针孔，得到发射光聚焦在样品的焦平面的某个点上，该点成像在探测针孔内，检测器通过探测针孔获取到样品的图像。共焦编码方式下，在设置的投影仪前设置随机掩膜，在随机掩膜前设置分光镜，利用分光镜使得投影仪与相机共轴，投影仪发出的出射投影光源经过所设置的随机掩膜和分光镜后，通过所设置的平面镜阵列的反射到样品所在的场景中；样品的出射光通过所设置的平面镜阵列反射后，再经过分光镜进入到相机中，实现相机对样品图像的获取。

但是，采用上述两种方法进行共焦成像，都存在缺点：共焦扫描方式由于其照明针孔和探测针孔的孔径小，所以成像范围小，且采用扫描方式完成共焦照明及成像，扫描过程繁琐且速度慢，一旦应用于稍大的场景就会耗费大量的时间和精力。共焦编码方式克服了共焦扫描方式的缺点，但是其中的平面镜阵列是固定设置好的，无法调整，不够简便灵活，限制了共焦成像的应用场景范围。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种共焦成像装置，该系统能够简便及灵活地对共焦成像的照明深度进行调整，扩大共焦成像的应用场景范围。

本发明实施例还提供一种共焦成像方法，该方法能够简便及灵活地对共焦成像的照明深度进行调整，扩大共焦成像的应用场景范围。

本发明实施例是这样实现的：

一种共焦成像装置，包括：光源单元、分光镜、偏振片、平面反射镜阵列及成像单元，其中，平面反射镜阵列由多个可旋转的平面反射镜拼接得到，所述平面反射镜两两之间无缝隙且在拼接后的平面反射镜阵列具有设定弧度；

光源单元投射的白光被分光镜透射到偏振片上；偏振片对该投射光进行偏振信息的调节，该调节后的白光经过平面反射镜阵列的反射后，形成照明光束聚焦于样品的聚焦面上；

样品的聚焦面将照明光束反射，反射的照明光束依次经过平面反射镜阵列的反射、偏振片的透传及分光镜的反射后，由成像单元获取样品聚焦面图像。

一种共焦成像方法，设置如权利要求1所述的共焦成像装置，该方法包括：

共焦成像装置中的光源单元投射的白光被共焦成像装置中的分光镜透射到共焦成像装置中的偏振片上；

共焦成像装置中的偏振片对该投射光进行偏振信息的调节后，该调节后的白光经过共焦成像装置中的平面反射镜阵列的反射后，形成照明光束聚焦于样品的聚焦面上；