一种成像方法及成像系统与流程
1.本发明涉及光学成像领域，具体而言，涉及一种成像方法及系统。
背景技术：
2.常见的提高分辨率技术，如受激辐射损耗(stimulated emission depletion，sted)超分辨成像技术利用了受激发射效应，利用激发光照射使荧光分子被激发，再利用损耗光使得部分处于激发光斑外围的电子以受激发射的方式回到基态，其余位于激发光斑中心的被激发电子以自发荧光的方式回到基态。其中探测器所接收到的光子是由位于激发光斑中心部分的荧光样品通过自发荧光方式产生的，使得荧光的发光面积减小，提高了系统分辨率。
3.上述现有的提高分辨率技术，需要两束照射光使得激发样品区域减小，至少需要两个光源。此外，需要严格的时序控制激发光和损耗光的发射时间差，因此存在简化系统的情况下，保持甚至提高超分辨成像的精度的需求。
技术实现要素：
4.为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种成像方法及成像系统。
5.在本发明的第一方面中，本发明实施例提供了一种成像方法，包括：
6.提供超透镜，超透镜包括处于超透镜中间的照射调制区域和围绕照射调制区域的探测调制区域；
7.在照射光路中，经由光纤将照射光束引导至超透镜的照射调制区域，从而通过照射调制区域聚焦到被测对象上，
8.在探测光路中，通过超透镜的探测调制区域接收从被测对象反射回的、含有被测对象的信息的光束，
9.经由光纤将含有被测对象的信息的光束引导到探测器上，进而进行成像，
10.其中将超透镜的所述照射调制区域和探测调制区域的相位分布设计成，使得通过探测光路的点扩散函数来调制照射光路中的点扩散函数，从而能够调节探测调制区域和照射调制区域构成的总体的点扩散函数的半高全宽。
11.在本发明的成像方法的一个实施方式中，照射光束是无衍射光束。
12.在本发明的成像方法的一个实施方式中，照射光束是贝塞尔光束。
13.在本发明的成像方法的一个实施方式中，通过探测光路的点扩散函数来调制所述照射光路中的点扩散函数，使得所述探测调制区域和所述照射调制区域构成的总体的点扩散函数的半高全宽低于所述照射调制区域的点扩散函数的半高全宽。
14.在本发明的成像方法的一个实施方式中，照射调制区域的相位分布满足：
[0015][0016]
na＝sin(θ)
[0017]
其中，x、y为超透镜表面坐标位置，θ为超透镜对平行入射光束的偏转角，λ为照射光束的波长。
[0018]
在本发明的成像方法的一个实施方式中，探测调制区域的相位分布满足：
[0019][0020]
其中
[0021][0022][0023]
其中，n表示阶数，φ为方位角，用于表征探测调制区域的出射光的涡旋相位。
[0024]
在本发明的成像方法的一个实施方式中，探测调制区域的相位分布满足：
[0025][0026]
其中
[0027][0028][0029]
其中，n表示阶数，φ为方位角，用于表征探测调制区域的出射光的涡旋相位。
[0030]
在本发明的成像方法的一个实施方式中，n＝1、2或3。
[0031]
在本发明的成像方法的一个实施方式中，该方法还包括，通过深度学习设置约束条件，来设计所述超透镜的所述探测调制区域的相位分布。
[0032]
在本发明的第二方面中，提出一种成像系统，该成像系统用于实施根据本发明的成像方法，其中系统包括：
[0033]
光源、超透镜、入射光纤、接收光纤和探测器；
[0034]
超透镜包括：照射调制区域和围绕所述照射调制区域的探测调制区域；
[0035]
入射光纤将光源与超透镜连接，
[0036]
接收光纤将超透镜与探测器连接。
[0037]
在本发明的成像系统的一个实施方式中，超透镜为可调超透镜，所述可调超透镜能够通过外加激励来改变照射调制区域和/或探测调制区域的相位分布。
[0038]
在本发明的成像系统的一个实施方式中，外加激励包括电激励、热激励、光激励以及机械激励。
[0039]
在本发明中，由于本发明的成像方法和成像系统的设计，借助超透镜来实现对总点扩散函数的半高全宽的调节，从而在仅单一光源的情况下，就可以实现超分辨成像，同时显著地减小了系统的复杂程度、体积、重量和成本。
[0040]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面参照附图对本发明的实施例进行详解的解释，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，并且本发明不限于所示出的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据所附的附图获得其他的实施方案。
[0042]
图1示出了本发明所提供的一种成像方法的一个实施例的示意性的流程图；
[0043]
图2示出了本发明所提供的一种成像系统的一个实施例的整体结构示意图；
[0044]
图3示出了本发明实施例所提供的超透镜10的俯视图；
[0045]
图4示出了本发明提供的一种成像方法的一个实施例的照射调制区域的点扩散函数图(零阶贝塞尔函数)；
[0046]
图5示出了本发明提供的一种成像方法的一个实施例的探测调制区域的点扩散函数图(零阶贝塞尔函数与二阶贝塞尔函数之和)；
[0047]
图6示出了本发明提供的一种成像方法的一个实施例的总点扩散函数图(照射调制区域为零阶贝塞尔函数，探测调制区域为零阶贝塞尔函数与二阶贝塞尔函数之和)；
[0048]
图7示出了本发明提供的另一种成像方法的一个实施例的探测调制区域的点扩散函数图(零阶贝塞尔函数与三阶贝塞尔函数之和)；
[0049]
图8示出了本发明提供的一种成像方法的一个实施例的总点扩散函数图(照射调制区域为零阶贝塞尔函数，探测调制区域为零阶贝塞尔函数与三阶贝塞尔函数之和)；
[0050]
图9示出了本发明提供的另一种成像方法的一个实施例的探测调制区域的点扩散函数图(零阶贝塞尔函数与一阶贝塞尔函数之差)；
[0051]
图10示出了本发明提供的一种成像方法的一个实施例的总点扩散函数图(照射调制区域为零阶贝塞尔函数，探测调制区域为零阶贝塞尔函数与一阶贝塞尔函数之差)；
[0052]
图11示出了本发明实施例所提供的超透镜10的超结构单元的排列的示意图；
[0053]
图12示出了本发明实施例所提供的超透镜10中纳米结构的结构图；
[0054]
图13示出了本发明实施例所提供的可调超透镜的一个实施例的结构图。
[0055]
附图标记列表：
[0056]
10-超透镜、11-照射调制区域、12-探测调制区域、111-第一电极、112-第二电极、113-连接层、114-纳米结构、115-第一绝缘层、116-第二绝缘层、117-填充物、211-基底、20-入射光纤、30-接收光纤、40-探测器、50-光源。
具体实施方式
[0057]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0058]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。
[0059]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0060]
传统的提高分辨率技术，例如，受激辐射损耗(stimulated emission depletion，sted)显微术中需要多个光源，同时，需要严格地控制激发光和损耗光的发射时间差，因此系统组成结构和调节方式复杂。
[0061]
有鉴于此，本技术提出一种成像方法。
[0062]
如图1所示，本发明提出一种成像方法，该方法包括：
[0063]
提供超透镜10，超透镜10包括处于超透镜10中间的照射调制区域11和围绕照射调制区域11的探测调制区域12；
[0064]
在照射光路中，经由光纤将照射光束引导至超透镜10的照射调制区域11，从而通过照射调制区域11聚焦到被测对象上，
[0065]
在探测光路中，通过超透镜10的探测调制区域12接收从被测对象反射回的、含有被测对象的信息的光束，
[0066]
经由光纤将含有被测对象的信息的光束引导到探测器上，进而进行超分辨成像，
[0067]
其中将超透镜10的照射调制区域11和探测调制区域12的相位分布设计成，使得通过探测光路的点扩散函数来调制照射光路中的点扩散函数，从而能够调节探测调制区域12和照射调制区域11构成的总体的点扩散函数的半高全宽。
[0068]
在本发明的方法中，核心思想在于：用超透镜10实现分区的照射和探测，通过对照射调制区域11和探测调制区域12的相位分布的设计，使得可以有针对性地调节探测调制区域12和照射调制区域11构成的总体的点扩散函数的半高全宽，从而实现超分辨率成像，并且同时提高了横向分辨率。
[0069]
在本技术的一个优选的实施例中，照射光束是无衍射光束，优选贝塞尔光束，其中无衍射光束的物理含义是光束中心斑直径小且不随传播距离改变的光束。
[0070]
在此，贝塞尔光束可理解为振幅由第一类贝塞尔函数描述的波，特点是没有衍射、在通过障碍物后可以自己复原，具有较大的衍射距离。理想的贝塞尔光束表现为光强的横向分布保持不变，而且其纵向分布同样保持不变，其中理想的零阶贝塞尔光束的光强分布在垂直于传播方向的横截面上表现为一个中心光斑和多个同心的圆环。具有无穷大横截面积的理想贝塞尔光束需要无穷大的能量才可实现，而这在物理上如今是不可行的。因此，理想的贝塞尔光束在很大程度上仅具有理论意义。而在实际应用中，仅可得到近似的贝塞尔光束，其无衍射特性表现为光束的中心光斑的光强和大小，在某一有限的传播距离范围内基本保持不变。所以，对于近似的贝塞尔光束，只有在障碍物的横向线度小于光束宽时，才可以恢复到原来的横向光强分布。之所以近似的贝塞尔光束表现出如此特性，在于与理想贝塞尔光束相比，近似贝塞尔光束的有限的束宽对能量产生了限制。贝塞尔光束中心光斑保持恒定的强度和大小，是周围的环形波瓣衍射叠加的结果。贝塞尔光束的旁瓣越多，其衍射传播的距离就越大。
[0071]
由此可见，虽然贝塞尔光束具有自愈性，但是由其自身特点所决定，具有比较强的旁瓣，会激发非焦面的信号，减小图像对比度和信噪比，使得图像质量下降。
[0072]
为此，通过本技术的超透镜的相位设计，使得通过探测光路的点扩散函数来调制照射光路中的点扩散函数，从而能够调节探测调制区域12和照射调制区域11构成的总体的点扩散函数的半高全宽，优选地，探测调制区域12和照射调制区域11构成的总体的点扩散函数的半高全宽低于照射调制区域11的点扩散函数的半高全宽。由此可以抑制贝塞尔光束的旁瓣，进而实现图像的超分辨率。
[0073]
在此，首先需要解释的是：在本技术实施例及各可选实施例中，所提供的超透镜是一种超表面，超表面为一层亚波长的人工纳米结构膜，可通过其上设置的纳米结构单元来对入射光的振幅、相位和偏振进行调制，其中需要说明的是，纳米结构可理解为包含全介质或电浆子的、能够导致相位突变的亚波长结构，而纳米结构单元为通过对超透镜进行划分而得到以每个纳米结构为中心的结构单元。在超透镜中纳米结构周期性排布在基底上，其中每个周期中的纳米结构组成一个超结构单元，其中超结构单元为可密堆积图形，例如可以为正四边形、正六边形等等，每个周期中包含一组纳米结构，并且超结构单元的顶点和/或中心例如可以设置有纳米结构。在超结构单元为正六边形的情况下，正六边形各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。或者，在其为正方形的情况下，正方形各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。理想状态下，超结构单元应为六边形顶点及中心排布的纳米结构，或者为正方形顶点及中心排布的纳米结构，应当理解，实际产品可能因超透镜形状的限制，在超透镜边缘有纳米结构的缺失，使其不满足完整的六边形/正方形。具体地，如图11所示，所述超结构单元由纳米结构按照规律排布而成，若干个超结构单元成阵列排布形成超表面结构。
[0074]
如图11(1)示出的一个实施例，超结构单元包括一个中间的纳米结构和环绕其的6个与其距离相等的周边的纳米结构，各周边纳米结构沿着环周均匀分布，组成正六边形，也可理解为多个纳米结构组成的正三角形互相组合。
[0075]
如图11(2)示出的一个实施例，超结构单元包括一个中间的纳米结构和环绕其的4个与其距离相等的周边的纳米结构，组成正方形。
[0076]
超结构单元及其密堆/阵列的形式也可以是圆周排列的扇形，如图11(3)所示出的，包括两个弧形边的扇形，也可以是一个弧形边的扇形，如图11(3)中的左下角区域，在扇形的各边交点以及中心设置有纳米结构。
[0077]
示例性地，本技术实施例提供的纳米结构可以是偏振无关结构，此类结构对入射光施加一个传播相位。根据本技术的实施方式，纳米结构可以是正结构，也可以是负结构。例如，纳米结构的形状包括圆柱、中空圆柱、正方形棱柱、中空正方形棱柱等。图12左侧示出了纳米结构为圆柱时的纳米结构单元的结构示意图。
[0078]
示例性地，纳米结构可以是偏振相关结构，此类结构对入射光施加一个几何相位。纳米结构可以是正结构也可以是负结构。例如，纳米结构可以是椭圆形柱、纳米鳍等结构。图12右侧示出了纳米结构为纳米鳍时的纳米结构单元的结构示意图。根据本技术的实施方式，纳米结构的特征尺寸大于或等于0.2λc，且小于或等于0.8λc；λc为入射辐射的中心波长。
[0079]
在超透镜的具体设计中，首先根据所需的功能确定超透镜的目标相位。然后，根据所设计的相位，针对超透镜上的各个坐标，分别寻与该坐标的目标相位最接近的纳米结
构。最后，根据目标相位排布所选的纳米结构。
[0080]
本技术的超透镜10的照射调制区域11和探测调制区域12的相位根据照射调制区域11、探测调制区域12和总体的点扩散函数的关联来进行设计。在此，照射调制区域11的点扩散函数为psf
ill
，探测调制区域12形成的点扩散函数为psf
det
，并且超透镜10总体的点扩散函数为psf
sys
，其中这三者满足如下关系：
[0081]
psf
sys
＝psf
ill
*psf
det
。
[0082]
其中，psf
sys
为最终成像的点扩散函数，psf
ill
为照射调制区域11形成的点扩散函数，psf
det
为探测调制区域12形成的点扩散函数。
[0083]
因此，在采用贝塞尔光束的情况下，对于超透镜10的照射调制区域11，产生贝塞尔光束的超透镜10相位分布满足如下关系式，可以产生零阶贝塞尔光束：
[0084][0085]
na＝sin(θ)
[0086]
其中，λ为照射光束的波长，x、y为超透镜10表面坐标位置，θ为超透镜10对平行入射光束的偏转角。该零阶贝塞尔函数的像面分布如图4所示，其中纵坐标为归一化强度，横坐标为超表面中任一纳米结构距光轴中心的距离。
[0087]
而高阶贝塞尔光束产生需要的相位分布满足如下关系式：
[0088][0089][0090]
n表示阶数，φ为方位角，用于表征出射光的涡旋相位。
[0091]
对于上式，在本技术的优选的实施例中，n＝1，2或3。当然，n同样也可以采用其他的整数值。
[0092]
此时，超透镜10的探测调制区域12的相位分布需满足：
[0093][0094]
根据上式，在n＝2的情况下，探测调制区域12产生的点扩散函数则为零阶贝塞尔函数和二阶贝塞尔函数的和。由此，通过探测调制区域12的点扩散函数和照射调制区域11的点扩散函数的乘积得出总点扩散函数，对此在图5和图6中分别示出探测调制区域12的点扩散函数和总点扩散函数的像面分布图。
[0095]
从图4和图6的对比中，可以明确得出：根据上述设计方法设计的超透镜10，出地抑制了贝塞尔光束的旁瓣，从而显著提高了本技术的成像方法的成像质量。
[0096]
此外，在另一个实施例中，如图7所示，探测调制区域12产生的点扩散函数也可以是零阶贝塞尔函数和三阶贝塞尔函数的和，此时参见图8，在图8中示出总点扩散函数的像面分布图。因此可见：该实施例同样良好地抑制了照射光束的旁瓣。
[0097]
同样可以考虑的是，探测调制区域12的相位分布满足：
[0098][0099]
即探测调制区域12的点扩散函数为零阶贝塞尔函数和n阶贝塞尔函数的差。
[0100]
对于上式，在本技术的优选的实施例中，n＝1，2或3。当然，n同样也可以采用其他的整数值。
[0101]
因此，在一个示例性的实施例中，如图9所示，探测调制区域12产生的点扩散函数是零阶贝塞尔函数和一阶贝塞尔函数的差；此时参见图10，在图10中示出总点扩散函数的像面分布图。因此可见：该实施例同样良好地抑制了照射光束的旁瓣。
[0102]
此外，同样可以考虑的是：也可以使用其他阶数和计算方法来设计探测调制区域12的相位分布。
[0103]
以上，仅示例性地描述了借助贝塞尔光束来实现根据本技术的成像方法，而本发明不限制于使用贝塞尔光束。同样可以考虑的是，本发明当然也可以考虑其他无衍射光束，例如mathieu光束、airy光束等等，来实现超分辨率成像。
[0104]
因此，在本技术的成像方法的一个步骤中，通过深度学习设置约束条件，设计超透镜10的探测调制区域12的相位分布。例如，可以针对不同的无衍射光束和/或不同阶数的光束来进行相应的相位分布设计。由此，可以针对不同的要求，实现符合不同要求的超分辨成像。
[0105]
在本发明的另一方面中，还提供一种成像系统，该成像系统优选构成用于执行根据本技术的成像方法，成像系统的结构参见图2，该成像系统包括：光源50，超透镜10，入射光纤20，接收光纤30，以及探测器40；其中，
[0106]
超透镜10包括：照射调制区域11和探测调制区域12；
[0107]
入射光纤20将光源50与超透镜10连接，
[0108]
接收光纤30将超透镜10与探测器40连接。
[0109]
如图3所示，超透镜10是圆形的，其中照射调制区域11同样是圆形的，并且探测调制区域12为闭合的圆环形。但是，本发明的超透镜10的形状不限于此，同样可以采用其他形状，例如正方形、正六边形等等，并且探测调制区域也不一定必须为闭合环形，其同样可以采用非闭合的环绕形状，只要其相位分布满足设计要求即可。
[0110]
此外，光源50的数量优选为一个。
[0111]
通过分块设计的超透镜以及无衍射光束的使用，相较于现有技术，良好地抑制了旁瓣，从而提高横向分辨率和成像效果。此外，通过上述成像系统，相较于现有技术，在实现高质量的超分辨率成像的同时，减少部件的数量，例如光源的数量，并且超透镜的使用还简化了整个系统的结构，使得系统更加紧凑、质量更轻、更加便于使用。
[0112]
例如，为了产生本技术限定的贝塞尔光束，超透镜10的纳米结构优选是偏振相关的，其在此针对设计波长起半波板的作用，可以将入射的圆偏光调制为其正交的偏振态，以产生贝塞尔光束。偏振相关的纳米结构如图12的右侧所示。
[0113]
在本技术的一个优选的实施例中，超透镜10为可调超透镜，该可调超透镜能够通过外加激励来改变照射调制区域11和/或探测调制区域12的相位分布。作为一个实施例，外加激励可包括电激励、热激励、光激励以及机械激励。
[0114]
本技术的可调超透镜有多种可能的实现方式，例如，可在超透镜10中加入相变材料构成相变材料层，通过施加外加激励，改变相变材料的相变态，从而改变超透镜10的相位；又如，超透镜10的纳米结构至少部分由相变材料构成，通过施加外加激励，改变相变材料的相变态，从而改变超透镜10的相位。
[0115]
在上述实施例中的相变材料为电致相变材料的情况下，采用的外加激励为电激励，例如，可通过改变施加到电致相变材料的电压来改变电致相变材料的相变状态，以使超透镜10的相位改变。
[0116]
在上述实施例中的相变材料为热敏相变材料的情况下，采用的外加激励为热激励，例如，可通过改变施加到热敏相变材料的温度来改变热敏相变材料的相变状态，以使超透镜10的相位变化。
[0117]
在上述实施例中的相变材料为光敏相变材料的情况下，采用的外加激励为光激励，例如，可通过改变照射光敏相变材料的光束光强，使光敏相变材料的温度发生变化，以此来改变光敏相变材料的相变状态，以使超透镜10的相位变化。
[0118]
以下，以外加激励为电激励为例具体说明本技术的可调超透镜的实现方案。可调超透镜上设置有调控电压，可调超透镜的纳米结构单元采用相变材料，相变材料通过在外加激励(如热、激光、外加电压)下改变物质内部的晶格,可以大幅度地改变介电常数。
[0119]
ge
x
sbytez(简称gst)作为常用的相变材料，其由锗(ge)、锑(sb)和碲(te)三种元素组成,在可重写光盘技术上被广泛应用。固态gst有晶态和非晶态两种相态,两态的介电常数存在较大的差别。
[0120]
当非晶态gst温度超过结晶温度(多为160℃)时,非晶态会首先相变为亚稳态的面心立方晶体结构,类似于nacl。如果温度继续升高,亚稳态晶体结构会变为稳态的六方结构。非晶态到晶态的相变过程可通过把gst放置于加热板上加热、使用激光脉冲照射、外加电压等手段来实现。
[0121]
相反地,把晶态gst加热超过其熔点(多为640℃)并液化,后经急速冷却可形成非晶态gst。整个冷却凝固过程需要在10ns内急速完成,如果凝固时间过长,液态gst有充足时间重组为晶态结构。在应用激光的情况下,gst从晶态到非晶态的相变往往需要较大功率的短脉冲(脉宽《10ns)激光。
[0122]
gst晶态或非晶态的相变过程一旦完成,即使撤去外部激励并回到室温环境,gst仍可长时间保持相变后的晶态或非晶态。gst的晶化比例可通过控制晶化过程的物理参数获得，例如,对非晶态gst进行加热,晶化比例可通过改变加热温度或加热时间来调控,以获得不同的折射率。
[0123]
在图13中的(1)和(2)示出本技术的可调超透镜的一个纳米结构、即相变单元的示意图。在此，相变单元是透射式的相变单元。可以直接利用相变元件实现导电并加热。如图13中的(1)所示，第一电极111与纳米结构114的下侧电连接，第二电极112与纳米结构114的上侧电连接。在两个电极的作用下，由相变材料制成的纳米结构114直接导电发热，实现相变态的改变。在此，第一电极111和第二电极112的材料在工作波段透明，以避免降低光线的透过率。
[0124]
在此，该第一电极111可以直接与纳米结构114电连接；或者，如图13中的(1)所示，该相变单元还包括：连接层113，且连接层113在工作波段透明。该连接层位于纳米结构远离114第一电极111的一侧，并与纳米结构114电连接；第二电极112位于第一电极111与连接层113之间，并与连接层113电连接。本实施例中，该层状的第一电极111和连接层113均采用导电且透明的材料，例如，可以使用ito制作而成。
[0125]
例如，为了避免间隔设置的第一电极111与第二电极112之间漏电，参见图13中的
(1)所示，该相变单元还包括：第一绝缘层115；第一绝缘层115位于第一电极111与第二电极112之间，并抵接第一电极111、第二电极112。可选地，该相变单元还可包括与纳米结构114并列设置的第二绝缘层116，在能够支撑部分电极的情况下，也可实现绝缘。另外，该第二绝缘层116还可以起到支撑连接层的作用。
[0126]
参见图13中的(2)所示，该相变单元也可以包括：填充物117，该填充物117在工作波段透明；填充物填充在纳米结构114之间。本发明实施例中，在纳米结构周围填充有透明材料，即填充物117；该填充物在工作波段具有较高的透过率，并且，填充物117的折射率与相变材料的折射率相比，二者之间的差值不小于0.5，以能够保证纳米结构114的调制效果。
[0127]
在本技术中，如图13中的(1)和(2)所示，相变单元为透射式的，其中光线a射入至相变单元，该相变单元对光线a进行相位调制，并出射调制后的光线b，该光线b为透射光。
[0128]
下面以外加激励为光激励为例，举例说明本技术的可调超透镜的实现方案。例如，超透镜10的纳米结构选用光敏相变材料，通过改变施加在超透镜10的各纳米结构上的光信号，调控光信号照射区域的纳米结构的温度，从而改变光信号照射区域的纳米结构的折射率，进而调控超透镜10中的照射调制区域11和探测调制区域12达到所需的相位分布。
[0129]
下面以外加激励为机械激励为例，举例说明本技术的可调超透镜的实现方案。例如，选用柔性基底作为超透镜10的基底，通过机械拉伸改变超透镜10的纳米结构单元的周期从而调控超透镜10的相位分布。具体地，超透镜10可被配置为：基底采用可拉伸材质，纳米结构固定在基底上，通过外部机械设备拉伸或压缩基底，改变超透镜10上纳米结构的间距，从而改变通过超透镜10的纳米结构单元的周期，进而调整超透镜10中照射调制区域11和探测调制区域12的相位。
[0130]
由于不同的衍射光束具有不同的应用场景，通过可调超透镜的使用，本技术的成像方法和成像系统的使用更加灵活，可以借助单个超透镜针对不同的无衍射光束实现超分辨成像，可以实现不同应用场景的切换。
[0131]
需要说明的是：根据本发明的成像方法描述的全部技术特征和技术效果都可以转用于本发明的成像系统，并且反之亦然。
[0132]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种成像方法，其特征在于，包括：提供超透镜(10)，所述超透镜(10)包括处于所述超透镜(10)中间的照射调制区域(11)和围绕所述照射调制区域(11)的探测调制区域(12)；在照射光路中，经由光纤将照射光束引导至所述超透镜(10)的所述照射调制区域(11)，从而通过所述照射调制区域(11)聚焦到被测对象上，在探测光路中，通过所述超透镜(10)的所述探测调制区域(12)接收从所述被测对象反射回的、含有所述被测对象的信息的光束，经由光纤将含有所述被测对象的信息的光束引导到探测器上，进而进行成像，其中将所述超透镜(10)的所述照射调制区域(11)和所述探测调制区域(12)的相位分布设计成，使得通过所述探测光路的点扩散函数来调制所述照射光路中的点扩散函数，从而能够调节所述探测调制区域(12)和所述照射调制区域(11)构成的总体的点扩散函数的半高全宽。2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述照射光束是无衍射光束。3.根据权利要求2所述的成像方法，其特征在于，所述照射光束是贝塞尔光束。4.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，通过所述探测光路的点扩散函数来调制所述照射光路中的点扩散函数，使得所述探测调制区域(12)和所述照射调制区域(11)构成的总体的点扩散函数的半高全宽低于所述照射调制区域(11)的点扩散函数的半高全宽。5.根据权利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述照射调制区域(11)的相位分布满足：na＝sin(θ)其中，x、y为所述超透镜(10)表面坐标位置，θ为所述超透镜(10)对平行入射光束的偏转角，λ为照射光束的波长。6.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于，所述探测调制区域(12)的相位分布满足：其中其中其中，n表示阶数，φ为方位角，用于表征所述探测调制区域(12)的出射光的涡旋相位。7.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于，所述探测调制区域(12)的相位分布满足：其中
其中，n表示阶数，φ为方位角，用于表征所述探测调制区域(12)的出射光的涡旋相位。8.根据权利要求6或7所述的成像方法，其特征在于，n＝1、2或3。9.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，该方法还包括，通过深度学习设置约束条件，设计所述超透镜(10)的所述探测调制区域(12)的相位分布。10.一种成像系统，所述成像系统用于实施根据权利要求1至9中任意一项所述的成像方法，其中所述系统包括：光源(50)、超透镜(10)、入射光纤(20)、接收光纤(30)和探测器(40)；其中所述超透镜(10)包括：照射调制区域(11)和围绕所述照射调制区域(11)的探测调制区域(12)；所述入射光纤(20)将所述光源(50)与所述超透镜(10)连接，所述接收光纤(30)将所述超透镜(10)与所述探测器(40)连接。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述超透镜(10)为可调超透镜，所述可调超透镜能够通过外加激励来改变所述照射调制区域(11)和/或所述探测调制区域(12)的相位分布。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述外加激励包括电激励、热激励、光激励以及机械激励。
技术总结
本发明提供了一种成像方法，所述方法包括以下步骤：提供超透镜，包括处于超透镜中间的照射调制区域和围绕照射调制区域的探测调制区域；在照射光路中，经由光纤将照射光束引导至超透镜的照射调制区域，从而通过照射调制区域聚焦到被测对象上，在探测光路中，通过超透镜的探测调制区域接收从被测对象反射回的、含有被测对象的信息的光束，和经由光纤将含有被测对象的信息的光束引导到探测器上，进而进行成像。本发明还涉及一种相应的成像系统。通过本发明的方法和系统可以突破衍射极限而实现超分辨成像。超分辨成像。超分辨成像。
