【技术实现步骤摘要】
本申请涉及显微成像，特别涉及一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法。
技术介绍
1、光场显微技术是一种非侵入性的观察生物体活体三维结构和功能的技术，它利用了光的传播和聚焦特性，能够捕捉到生物体的内部结构和功能信息。近年来，光场显微技术已经发展出了多种变种，如扫描光学显微成像技术等，这些技术通过提升光场成像的空间分辨率，提高了观察的精度和准确性。
2、然而，光场显微成像在增大采集并行度的同时，也面临着一些挑战。由于生物体内环境的复杂性和不确定性，传统的宽场照明、宽场采集方式容易导致成像性能的下降。生物体内存在大量的自发荧光和背景荧光，这些干扰信号会掩盖样本的结构信号，影响观察的准确性和可靠性。
3、为了解决这个问题，共聚焦光场显微成像技术被专利技术出来。这种技术通过复杂的光学掩膜阻挡了光场激发的离焦背景信号，从而实现了背景去除的效果。然而，共聚焦光场显微系统是基于傅里叶光场的设计，这种设计方式无法合成孔径达到衍射极限分辨率，因此阻碍了对亚细胞精细结构的观测。
技术实现思路
1、本申请提供一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法，以解决扫描光场显微系统存在的背景荧光等问题。
2、本申请第一方面实施例提供一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，包括：显微镜，所述显微镜的载物台上放置有目标生物样本；激发光路，用于输出激发所述目标生物样本荧光的线状光源；线扫硬件光路，用于多维扫描所述线状光源得到扫描光场图像；微透镜阵列，用于所述线状光源的光场调制得到线状光场
3、可选地，所述线扫硬件光路包括：一维扫描系统，用于一维扫描所述线状光源得到第一扫描光场图像；二维扫描系统，用于二维扫描所述样本荧光信号得到第二扫描光场图像。
4、可选地，所述控制系统还用于控制所述一维扫描系统和所述相机同时扫描，使得所述目标生物样本的区域中心保持一致，以分离所述目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，并控制所述二维扫描系统在所述相机采集的图像帧之间的间隙，控制所述二维扫描系统扫描到下一个光场调制位置。
5、可选地，所述一维扫描系统包括：第一前级透镜，用于将所述线状光源的光线从像面转换到频域面；第一驱动板，用于根据所述控制系统的控制电压驱动一维振镜偏转到目标位置；一维振镜，放置在频域面上，用于对光线进行一维角度扫描；第一后级透镜，用于将所述光线从频域面转换到像面。
6、可选地，所述二维扫描系统包括：第二前级透镜，用于将所述样本荧光信号的光线从像面转换到频域面；第二驱动板，用于根据所述控制系统的控制电压驱动二维振镜偏转到目标位置；二维振镜，放置在频域面上，用于对光线进行二维角度扫描，其中，所述二维振镜的扫描步长小于微透镜阵列的直径；第二后级透镜，用于将所述光线从频域面转换到像面。
7、可选地，所述激发光路包括：光源，用于输出激光；透镜，用于将所述激光在所述透镜的后焦点处汇聚成线状，形成线状光源。
8、可选地，所述显微镜包括：二向色镜，用于分离目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号；物镜与管镜，所述物镜与管镜配合，用于放大所述目标生物样本。
9、可选地，所述相机的窗口宽度为预设倍衍射极限分辨率。
10、可选地，还包括：光学狭缝，所述光学狭缝被放置在激发光路的共轭像面上，用于控制所述线状光源的宽度为目标宽度。
11、本申请第二方面实施例提供一种线扫共聚焦扫描光场显微成像方法，所述方法利用如上所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置进行成像，其中，所述方法包括以下步骤：在显微镜的载物台上放置有目标生物样本；通过激发光路输出激发所述目标生物样本荧光的线状光源；获取满足线扫共聚焦功能的时序电压信号曲线，并利用所述时序电压信号曲线控制线扫硬件光路和相机执行线扫共聚焦动作，使得同一时刻同时曝光的像素行数与所述线状光源照明的样本区域一致，以分离所述目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号；通过所述线扫硬件光路多维扫描所述线状光源得到扫描光场图像，通过所述相机采集所述样本荧光信号的线状光场得到三维图像，根据所述扫描光场图像和所述三维图像生成所述目标生物样本的背景荧光去除的三维显微图像。
12、由此，本申请至少具有如下有益效果：
13、本申请实施例可以通过线扫硬件光路、相机及控制系统，改进扫描光场显微成像系统的宽场激发采集模式，有效地分离了样本信号和背景荧光，缓解了背景荧光对三维显微成像的影响，改善了活体强背景环境下的三维成像结果。由此，解决了扫描光场显微系统存在的背景荧光等技术问题。
14、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述线扫硬件光路包括：
3.根据权利要求2所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述控制系统还用于控制所述一维扫描系统和所述相机同时扫描，使得所述目标生物样本的区域中心保持一致，以分离所述目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，并控制所述二维扫描系统在所述相机采集的图像帧之间的间隙，控制所述二维扫描系统扫描到下一个光场调制位置。
4.根据权利要求2所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述一维扫描系统包括：
5.根据权利要求2所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述二维扫描系统包括：
6.根据权利要求1所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述激发光路包括：
7.根据权利要求1所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述显微镜包括：
8.根据权利要求1所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述相机的
9.根据权利要求1所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，还包括：
10.一种线扫共聚焦扫描光场显微成像方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1-9任意一项所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置进行成像，其中，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述线扫硬件光路包括：
3.根据权利要求2所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述控制系统还用于控制所述一维扫描系统和所述相机同时扫描，使得所述目标生物样本的区域中心保持一致，以分离所述目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，并控制所述二维扫描系统在所述相机采集的图像帧之间的间隙，控制所述二维扫描系统扫描到下一个光场调制位置。
4.根据权利要求2所述的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，其特征在于，所述一维扫描系统包括：
5.根据权利要求2所述的线扫共聚焦...
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