可变照明傅立叶重叠关联成像设备、系统以及方法技术方案

某些方面涉及傅立叶重叠关联成像系统、设备以及方法，诸如，例如，高NA傅立叶重叠关联成像系统和反射模式NA傅立叶重叠关联成像系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变照明傅立叶重叠关联成像设备、系统以及方法相关申请的交叉引用本申请要求标题为“IncreasingNumericalApertureofDryObjectivetoUnityviaFourierPtychographicMicroscopy”并且于2013年11月4日提交的美国临时专利申请号61/899715；标题为“AlternativeOpticalImplementationsforFourierPtychographicMicroscopy”并且于2013年8月22日提交的美国临时专利申请号61/868967；标题为“Ultra-HighNAMicroscopeviaFourierPtychographicMicroscopy”并且于2014年5月20日提交的美国临时专利申请号62/000722的优先权；所有这些文献都通过引用以其整体并且为了全部目的在此并入。联邦政府资助的研究或开发本专利技术根据由国家卫生研究院授予的批准号为OD007307的政府支持做出。政府对本专利技术具有一定的权利。背景本文中所描述的某些实施例总体上涉及成像技术。更具体而言，某些方面涉及可变照明傅立叶重叠关联成像系统、设备以及方法，其可以被在诸如，例如，病理学、血液学、半导体晶片的检查以及X射线和电子成像之类的高分辨率的成像应用中使用。范围从显微镜物镜到基于卫星的摄像机的成像透镜在物理上受限于它们可以解析的特征的总数。这些限制是成像系统的点扩散函数(PSF)的大小和它的整个(FOV)图像平面视场的固有像差的函数。被称为空间带宽积，该物理限制随着透镜的尺寸缩放，但通常是以10百万像素的阶而不管放大倍率或数值孔径(NA)。传统的成像系统的空间带宽积的讨论可以在Lohmann,A.W.,Dorsch,R.G.,Mendlovic,D.,Zalevsky,Z.&Ferreira,C.的“Space–bandwidthproductofopticalsignalsandsystems”，J.Opt.SOC.Am.A.13，第470-473(1996年)中找到，其通过引用为了本讨论而在此并入。虽然传统的成像系统可以能够解析高达10百万像素，典型地存在介于PSF和FOV之间的折衷。例如，某些常规显微镜物镜可以提供穿过狭窄的FOV(例如，1mm)的尖PSF(例如，0.5微米)，而带有宽角透镜的其它成像系统可以以模糊PSF(例如，5微米)的代价提供宽的FOV(例如，10mm)。某些尝试增加空间带宽积的干涉合成孔径技术被在Di,J.等人的“HighresolutiondigitalholographicmicroscopywithawidefieldofviewbasedonasyntheticaperturetechniqueanduseoflinearCCDscannin”Appl.Opt.47，第5654-5659页(2008年)；Hillman,T.R.,Gutzler,T.,Alexandrov,S.A.和Sampson,D.D.的“High-resolution,wide-fieldobjectreconstructionwithsyntheticapertureFourierholographicopticalmicroscopy”，Opt.Express17，第7873-7892页(2009年)；Granero,L.,Micó,V.,Zalevsky,Z.和García,J.的“SyntheticaperturesuperresolvedmicroscopyindigitallenslessFourierholographybytimeandangularmultiplexingoftheobjectinformation”，Appl.Opt.49，第845-857页(2010年)；Kim,M.等人的“High-speedsyntheticaperturemicroscopyforlivecellimaging”，Opt.Lett.36，第148-150页(2011年)；Turpin,T.,Gesell,L.,Lapides,J.和Price,C.的“Theoryofthesyntheticaperturemicroscope”，第230-240页；Schwarz,C.J.,Kuznetsova,Y.和Brueck,S.的“Imaginginterferometricmicroscopy”，Opticsletters28，第1424-1426页(2003年)；Feng,P.,Wen,X.和Lu,R.的“Long-working-distancesyntheticapertureFresneloff-axisdigitalholography”，OpticsExpress17，第5473-5480页(2009年)；Mico,V.,Zalevsky,Z.,García-Martínez,P.和García,J.的“Syntheticaperturesuperresolutionwithmultipleoff-axisholograms”，JOSAA23，第3162-3170页(2006年)；Yuan,C.,Zhai,H.和Liu,H.的“Angularmultiplexinginpulseddigitalholographyforaperturesynthesis”，OpticsLetters33，第2356-2358页(2008年)；Mico,V.,Zalevsky,Z和García,J.的“Syntheticaperturemicroscopyusingoff-axisilluminationandpolarizationcoding”，OpticsCommunications，第276,209-217页(2007年)；Alexandrov,S.和Sampson,D.的“Spatialinformationtransmissionbeyondasystem'sdiffractionlimitusingopticalspectralencodingofthespatialfrequency”，JournalofOpticsA:PureandAppliedOptics10,第025304页(2008年)；Tippie,A.E.,Kumar,A.和Fienup,J.R.的“High-resolutionsynthetic-aperturedigitalholographywithdigitalphaseandpupilcorrection”，Opt.Express19，第12027-12038页(2011年)；Gutzler,T.,Hillman,T.R.,Alexandrov,S.A.和Sampson,D.D.的“Coherentaperture-synthesis,wide-field,high-resolutionholographicmicroscopyofbiologicaltissue”，Opt.Lett.35,第1136-1138页(2010年)；以及Alexandrov,S.A.,Hillman,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高NA傅立叶重叠关联成像系统，包括：可变照明器，其被配置成在不同的时间以多个入射角照亮样本；光学系统，其包括具有高NA的透镜，所述透镜被配置成过滤从所述样本发出的光，其中，所述多个入射角和所述高NA对应于傅立叶域中的多个重叠区域，所述多个重叠区域覆盖大于1.0的扩大的NA；以及辐射检测器，其被配置成获取多个强度图像，每个强度图像对应于所述多个入射角中的不同的入射角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 US 61/868,967;2013.11.04 US 61/899,715;1.一种傅立叶重叠关联成像系统，包括：可变照明器，其被配置成在不同的时间以多个入射角照亮样本；光学系统，其包括具有NA的透镜，所述透镜被配置成过滤从所述样本发出的光，其中，所述多个入射角和所述NA对应于傅立叶域中的多个重叠区域，所述多个重叠区域覆盖大于1.0的扩大的NA；辐射检测器，其被配置成获取多个强度图像，每个强度图像对应于所述多个入射角中的不同的入射角；以及处理器，其被配置成重建具有比所述强度图像的分辨率更高的分辨率的图像，其中重建所述更高的分辨率的图像包括使用强度图像测量结果来迭代地更新所述傅立叶域中的重叠区域，其中重建所述更高的分辨率的图像还包括从所述多个强度图像恢复相位信息。2.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述透镜被配置成通过传递在其接受角内所接收的光来过滤来自所述样本的光。3.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述透镜的NA在0.50至0.75的范围内。4.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述透镜的NA在0.40至0.50的范围内。5.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述可变照明器包括光元件的一个或多个圆形的环。6.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述可变照明器包括等距光元件的多个同心环。7.根据权利要求6所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，每个外环具有比相邻的更小直径的环数量更大的光元件。8.根据权利要求6所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，每个同心环具有至少6个光元件。9.根据权利要求6所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，每个同心环的光元件分开至少30度。10.根据权利要求6所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，每个同心环具有大于20mm的直径。11.根据权利要求6所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，每个同心环具有大于40mm的直径。12.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述光学系统包括被配置成接收从所述样本反射的光的集光光学元件，以及其中，在落射照明模式中，所述可变照明器和所述集光光学元件位于所述样本的同一侧。13.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述透镜被配置成接收从所述样本反射的光，以及其中，在落射照明模式中，所述可变照明器和所述透镜位于所述样本的同一侧。14.根据权利要求1所述的傅立叶重叠关联成像系统，其中，所述多个重叠区域中的相邻的重叠区域具有所述相邻的重叠区域中的一个的面积的20％至90％的重叠区...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧肖泽，罗克·霍斯特迈耶，郑国安，杨昌辉，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US