基于微透鏡陣列的光場光譜顯微成像系統(tǒng)研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)和生物研究中顯微鏡是必不可少的儀器，目前已有的顯微成像系統(tǒng)觀測手段單一，只能觀看生物體的細胞切片，并不能觀察到物體的立體結(jié)構(gòu)且系統(tǒng)景深都比較小。在觀察較厚樣本時需要翻動樣本，容易破壞樣本的結(jié)構(gòu)，且只能獲取單幅2D圖像，在一些領(lǐng)域，已經(jīng)不能滿足科研及應(yīng)用需求。本文以微透鏡陣列為核心器件，將光場理論及光譜分光系統(tǒng)的色散理論有機結(jié)合，設(shè)計了一種光場光譜顯微成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過一次曝光直接獲取目標(biāo)的多角度觀測信息(光場信息)以及光譜信息。

2、
　　系統(tǒng)在前置顯微物鏡的一次像面處安裝微透鏡陣列。微透鏡陣列憑借結(jié)構(gòu)緊湊、多通道同時成像的優(yōu)勢與傳統(tǒng)顯微物鏡相結(jié)合構(gòu)成光場顯微鏡時可獲得物體不同景深及不同視場角信息。每個小透鏡對樣本不同部分成像，探測器上記錄了包含視差的子圖像陣列，再經(jīng)后期重構(gòu)算法對探測器上記錄的數(shù)據(jù)進行處理可重構(gòu)出較高分辨率圖像?？紤]到微小物質(zhì)成分的鑒別，將光場顯微成像系統(tǒng)與光譜分光系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成光場光譜顯微成像系統(tǒng)，有效利用像面的空白處對各子鏡所成像進行色散

3、。物體經(jīng)微透鏡陣列成像后再經(jīng)分光系統(tǒng)時，不同波長的光在像面的空白處按照分光原理以不同角度色散到不同位置，與傳統(tǒng)成像光譜儀不同的是，光場顯微成像光譜儀探測器上同時記錄了物體的光場和光譜五維譜場信息。
　　本文根據(jù)光場及光譜色散理論，對五維譜場信息進行了理論推導(dǎo)，并通過Zemax對光場顯微鏡以及光場光譜顯微成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行模擬，并且對其中各環(huán)節(jié)的匹配關(guān)系及誤差對成像效果的影響進行了分析。此外，對光場信息的后期重構(gòu)算法進行了改進，在原