扫描投影无透镜显微镜设备包括试样表面、具有光元件的扫描照明源、在试样表面外部的光探测器、和处理器。扫描照明源将光元件扫描到多个扫描位置以对试样表面上的物体提供照明。光探测器对相应于多个扫描位置的一系列亚像素移动投影物体图像采样。处理器基于该系列亚像素移动投影图像和在所关注的平面处的投影的运动矢量来构建物体的高分辨率图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扫描投影无透镜显微镜系统相关申请的交叉引用本申请是下列专利申请的非临时申请并要求其优先权:2010年10月26日提交的标题为“Scanning Projective Microscopy System for2D and3D Imaging，，的美国临时专利申请号61/406，916 和 2011 年5 月 4 日提交的标题为“ePetr1:An On-Chip Cell ImagingPlatform based on Sub-Pixel Perspective Sweeping Microscopy”的美国临时专利申请号61/482，531。这些临时申请为了所有的目的特此通过引用被全部并入。这个非临时申请与为了所有的目的特此通过引用被全部并入的下面的共同未决和共同转让的专利申请有关:# 2009 年3 月 4 日提交的标题为 “Optof luidic Microscope Device withPhotosensor Array” 的美国专利申请号 12/398,050。.2011 年3 月 23 日提交的标题为“Super Resolution Optofluidic Microscopesfor2D and3D Imaging” 的美国专利申请号 13/069，651。
技术介绍
本专利技术的实施方式通常涉及高分辨率(HR)(例如，亚像素分辨率)显微镜设备和其它HR成像设备。更具体地，某些实施方式涉及用于二维(2D)单色HR成像、2D HR彩色成像、三维(3D)单色HR成像和/或3D彩色HR成像的扫描投影无透镜显微镜(SPLM)设备、SPLM系统和SPLM方法。生物医学成像工具的小型化有可能极大地改变医疗诊断和科学研究的方法。更具体地，紧凑的低成本显微镜可明显扩展负担得起的保健诊断并提供用于检查和自动表征大量细胞的手段，如在为了所有的目的特此通过引用被全部并入的Psaltis，D.等人的“Developing optofluidic technology through the fusion of microfluidics andoptics” (Nature, Vol.442，pp.381-386(2006))中讨论的。常规光学显微镜具有笨重的光学器件，且证明是昂贵的和难以小型化。互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器技术中的快速进步和商业化导致廉价和高像素密度成像传感器芯片的广泛可得到性。在过去的几年中，这些成像传感器芯片使新的显微镜实现的发展成为可能，所述显微镜实现比具有笨重的光学器件的常规显微镜设计明显更紧凑和更不昂贵。光流体显微镜和数字同轴全息显微镜是这些新发展的两个例子。光流体显微镜技术的一些例子可在Heng，X.等人 的“Optofluidic microscopy—method for implementing a high resolutionoptical microscope on a chip，，(Lab Chip, Vol.6，pp.1274-1276)、Cui, Xiquan等 人 的“Lensless high-resolution on-chip optofluidic microscopes forCaenorhabditis elegans and cell imaging，， (Proceedings of the National Academyof Science, Vol.105, p.10670 (2008))和 Zheng, G.、Lee, SA.、Yang, S.、Yang, C.的“Sub-pixel resolving optofluidic microscope for on-chip cell imaging.Lab Chip，，(Lab Chip, Vol.10, pp.3125-3129 (2010) ) (“Zheng”)中找到，这些文献为 了所有的目的特此通过引用被全部并入。数字同轴全息显微镜的一些例子可在Itepetto，L.、Piano, E.、PontiggiajC.的 “Lensless digital holographic microscope with light-emittingdiode illumination” (Opt.Lett.,Vol.29，pp.1132-1134(2004) ) (“Repetto”)、Mudanyalij 0.等人 的“Compact，light-weight and cost-effective microscopebased on lensless incoherent holography for telemedicine applications^(Lab Chip,Vol.10，pp.1417-1428 (2010)) (“Mudanyali”)、Xuj W.、Jericho, M.、Meinertzhagenj 1.Λ Kreuzerj H.的“Digital in-line holography for biologicalapplications”(Proc Natl Acad Sci USA，Vol.98，pp.11301-11305 (2001) ) (“Xu，，)、Garcia-Sucerquiaj J.等人的 “Digital in-line holographic microscopy，，(Appl.0pt.，Vol.45，pp.836-850 (2006)) (“Garcia-Sucerquia”)、Malek M.、AllanojD.、Coetmellecj S.Λ Lebrun, D.的“Digital in-line holography:1nfluence of theshadow density on particle field extraction，，(Opt.Express, Vol.12, pp.2270-2279 (2004) ) (“Malek，，)、Isikman，S.0.等人的 “Lens-free optical tomographicmicroscope with a large imaging volume on a chip，，(Proc Natl Acad SciUSA, Vol.108，pp.7296-7301 (2011))中找到，这些文献为了所有的目的特此通过引用被全部并入。光流体和同轴全息显微镜技术都被设计成在没有透镜的情况下操作，且因此巧妙地避开其光学限制，例如像差和色度。这两种技术都适合于使可分散的样本例如血液、流体细胞培养物以及细胞或有机体的其它悬浮液成像。然而，这些都不能对融合性细胞培养物或对其中细胞在相当大的长度标度上被连续地连接的任何样本很好地起作用。在光流体显微镜设备的情况下，成像需要试样的流体(例如，微流体)流越过整个扫描区域。粘附的、融合性的或邻接布置的试样通常与在流体模式中的成像不相容。此外，视场可能被流体通道的几何结构限制。在数字同轴全息显微镜中， 在受控光照明下目标的干涉强度分布被测量，且接着图像重建算法被应用以再现目标的显微图像。算法的两个例子可在Liu，G.、Sco本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.26 US 61/406,916;2011.05.04 US 61/482,5311.一种扫描投影无透镜显微镜设备，包括: 试样表面； 包括光元件的扫描照明源，所述扫描照明源配置成将所述光元件扫描到多个扫描位置以向所述试样表面上的试样提供照明； 在所述试样表面外部的光探测器，所述光探测器配置成对相应于所述多个扫描位置的一系列亚像素移动投影图像采样；以及 处理器，其配置成基于所述一系列亚像素移动投影图像和运动矢量来构建所述试样的高分辨率图像。2.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备，还包括位于所述试样表面和所述光探测器之间的透明层。3.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备，其中所述照明是非相干光。4.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备， 其中所述扫描照明源还包括像素的二维阵列，以及 其中所述光元件是以像素的所述二维阵列的顺序地照亮的像素组的形式。5.如权利要求4所述的扫描投影无透镜显微镜设备，其中所述二维阵列是LCD。6.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备，其中所述照明的强度在不同的扫描位置处变化。7.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备，其中来自在每个扫描位置处的所述光元件的照明的强度基于该扫描位置和扫描位置阵列的中心之间的距离。8.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备，其中在每个扫描位置处的所述光元件的尺寸基于该扫描位置和扫描位置阵列的中心之间的距离。9.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备，其中所述试样是融合性试样。10.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备， 其中所述光探测器是彩色传感器阵列，以及 其中所述高分辨率图像是彩色图像。11.如权利要求1所述的扫描投影无透镜显微镜设备， 其中所述光元件配置成在不同的扫描位置处产生多个波长的照明； 其中所述光探测器...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑国安，塞缪尔·杨，李承亚，杨昌辉，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：
国别省市：
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