CN217821068U - 一种大视场显微成像装置及物品检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大视场显微成像装置及物品检测系统，其中，该大视场显微成像装置中光源发出的照射光照射到待测物品后形成能够得到完整图像的成像光束，成像光束包括多个部分成像光束；超透镜模块为包括多个超透镜的超透镜阵列；多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制后会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像，通过本实用新型实施例提供大视场显微成像装置及物品检测系统，可实现大视场清晰成像，系统结构简单，可多色成像，应用场景广泛。

Description

一种大视场显微成像装置及物品检测系统

技术领域

本实用新型涉及超透镜应用技术领域，具体而言，涉及一种大视场显微成像装置及物品检测系统。

背景技术

显微成像光学系统在生物医疗等领域具有广泛的应用。现有显微成像光学系统的缺陷是视场受限，相关技术中通过在光路中引入透镜和偏振片，将两个不同偏振态的图像进行叠加实现大视场，但该方法中的光源必须一直在两种不同的偏振态之间快速切换，增加了显微成像光学系统的复杂性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种大视场显微成像装置及物品检测系统。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种大视场显微成像装置，包括：光源、超透镜模块和图像传感器；图像传感器位于超透镜模块的光路下游；光源发出照亮待测物品的照射光；光源发出的照射光照射到所述待测物品后形成能够得到完整图像的成像光束，其中，成像光束，包括：多个部分成像光束；在超透镜模块为超透镜阵列的情况下，超透镜阵列，包括：多个超透镜；超透镜包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构；超透镜为消色差超透镜；各超透镜中的纳米结构具有不同的形状、周期和/或尺寸；多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个所述超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像；各超透镜分别被设计有不同的调制相位。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种物品检测系统，包括第一方面所述的大视场显微成像装置。

本实用新型上述第一方面和第二方面提供的方案中，大视场显微成像装置，包括光源、超透镜模块和图像传感器；图像传感器位于超透镜模块的光路下游；光源发出照亮待测物品的照射光；光源发出的照射光照射到待测物品后形成能够得到完整图像的成像光束，其中，成像光束，包括：多个部分成像光束；在超透镜模块为超透镜阵列的情况下，超透镜阵列，包括：多个超透镜；超透镜包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构；超透镜为消色差超透镜；各超透镜中的纳米结构具有不同的形状、周期和/或尺寸；多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像；各超透镜分别被设计有不同的调制相位，与相关技术中通过在光路中引入透镜和偏振片，将两个不同偏振态的图像进行叠加实现大视场相比，本申请采用超透镜直接进行大视场的显微成像，不需设置偏振片即可实现大视场成像，系统结构简单，且不依赖于光线具体的偏振态，通过简单的方式就可以实现大视场显微成像；而且，由于超透镜使用消色差超透镜，光源可以为多色光源从而实现多色成像，应用场景广泛；再者，成像光束中的各部分成像光束中入射角度与各超透镜设计的调制相位相匹配的部分成像光束形成的子图像是清晰的，从而得到大视场清晰完整的图像。

为使本实用新型的上述目的、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

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例1所提供的一种大视场显微成像装置结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1所提供的又一种大视场显微成像装置结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例1所提供的又一种大视场显微成像装置结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例2所提供的一种大视场显微成像装置结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例3所提供的一种大视场显微成像装置结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例3所提供的成像光束入射至可调超透镜的角度范围示意图；

图7示出了本申请实施例所提供的超结构单元可选的排布图；

图8示出了本申请实施例所提供的超结构单元可选的纳米结构示意图。

图标：10、光源；20、超透镜模块；30、图像传感器；40、待测物品；50、载物平台；60、光学扩束元件；70、旋转扫描部件。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

显微成像光学系统在生物医疗等领域具有广泛的应用。现有显微成像光学系统的缺陷是视场受限，相关技术中通过在光路中引入透镜和偏振片，将两个不同偏振态的图像进行叠加实现大视场，但该方法中的光源必须一直在两种不同的偏振态之间快速切换，增加了显微成像光学系统的复杂性，且每个偏振态采集的图像需要通过复杂的处理方式进行叠加后才能实现大视场显微成像；光源为单波长光源，仅能单色成像。

基于此，本实用新型提出一种大视场显微成像装置，包括光源、超透镜模块和图像传感器；图像传感器位于超透镜模块的光路下游；光源发出照亮待测物品的照射光；光源发出的照射光照射到待测物品后形成能够得到完整图像的成像光束，其中，成像光束，包括：多个部分成像光束；在超透镜模块为超透镜阵列的情况下，超透镜阵列，包括：多个超透镜；超透镜包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构；超透镜为消色差超透镜；各超透镜中的纳米结构具有不同的形状、周期和/或尺寸；多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像；各超透镜分别被设计有不同的调制相位，与相关技术中通过在光路中引入透镜和偏振片，将两个不同偏振态的图像进行叠加实现大视场相比，本申请采用超透镜直接进行大视场的显微成像，不需设置偏振片即可实现大视场成像，系统结构简单，且不依赖于光线具体的偏振态，通过简单的方式就可以实现大视场显微成像；而且，由于超透镜使用消色差超透镜，光源可以为多色光源从而实现多色成像，应用场景广泛；再者，成像光束中的各部分成像光束中入射角度与各超透镜设计的调制相位相匹配的部分成像光束形成的子图像是清晰的，从而得到大视场清晰完整的图像。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。

实施例1

参见图1-图3所示本实用新型实施例所提供的大视场显微成像装置结构示意图，该大视场显微成像装置，包括：光源10、超透镜模块20和图像传感器30。

光源10发出照亮待测物品40的照射光；光源10发出的照射光照射到待测物品40后形成能够得到完整图像的成像光束，其中，成像光束，包括：多个部分成像光束。

可选地，光源10为宽场光源或者窄视角光源。其中宽场光源发射出的光束的特征尺寸(例如，直径或宽度)大于或等于预定值(例如10mm)的光斑尺寸，窄视角光源发射的光束的特征尺寸(例如，直径或宽度)小于预定值(例如10mm)的光斑尺寸。

如图3所示，当光源10采用窄视角光源时，为实现大视场成像，大视场显微成像装置还包括光学扩束元件60。光学扩束元件60设置于光源10与待测物品40之间，用于对光源10发出的照射光进行扩束。优选地，光学扩束元件60为扩束超透镜。

图像传感器30位于超透镜模块20的光路下游。图像传感器30可以是CCD或者CMOS，用于将经过待测物品40的光信号转化为电信号。

在超透镜模块20为超透镜阵列的情况下，超透镜阵列，包括：多个超透镜。

超透镜包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构，且纳米结构呈周期排列。

优选地，超透镜阵列中的各超透镜均为消色差超透镜，以使超透镜对工作波段内各波长的照射光均有相同的调制作用，实现将工作波段内各波长的照射光均能被超透镜会聚到图像传感器30上。

为实现广角清晰成像，超透镜阵列中的每一个超透镜都不相同，具体地，超透镜阵列中的各超透镜中的纳米结构具有不同的形状、周期和/或尺寸。多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像；各超透镜分别被设计有不同的调制相位。

为实现广角清晰成像，超透镜阵列中的各超透镜对形成完整图像的各部分成像光束的调制相位满足以下公式1：

其中，r表示超透镜的中心到超透镜中任何一个纳米结构的距离；θ_obli表示成像光束中各部分成像光束入射至超透镜的入射角；λ表示成像光束的波长；f表示超透镜的焦距；φ(r,θ_obli)表示超透镜阵列中的超透镜对形成完整图像的各部分成像光束的调制相位。

由此，通过对超透镜阵列中的每个超透镜的调制相位进行设计，在聚焦相位的基础上附加一定的角度修正项，使得超透镜阵列中每个超透镜可以对一定角度范围内的入射光高质量聚焦，且超透镜阵列中所有超透镜接收的入射光的角度范围可以覆盖大的视角范围，一定角度范围的部分成像光束分别入射至对应的超透镜上，经超透镜相位调制后按照对应的出射角度会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，然后将每个超透镜的子图像拼接可以得到清晰的完整的广角成像。

大视场显微成像装置还包括载物平台50，待测物品置于载物平台上；载物平台50为可移动平台，通过移动载物平台50改变待测物品40的检测位置。

可选地，大视场显微成像装置可以为透射式显微成像装置，如图1所示的大视场显微成像装置为透射式显微成像装置，其中，光源10位于待测物品40的一侧且超透镜模块20和图像传感器30位于待测物品40远离光源10的另外一侧时，光源10发出的照射光照射到待测物品40后透射出成像光束。透射出的成像光束入射至超透镜模块上。为使光源10发出的照射光照射到待测物品40后透射出成像光束，载物平台50和待测物品40均被配置为对光源10发出的照射光的工作波段透明。

可选地，大视场显微成像装置也可以为反射式显微成像装置，如图2所示的大视场显微成像装置为反射式显微成像装置，其中，光源10、超透镜模块20和图像传感器30均位于待测物品40的同一侧，光源10发出的照射光照射到待测物品40后反射出成像光束。在反射式显微成像装置中，为使光源10发出的照射光照射到待测物品40后反射出成像光束，载物平台50被配置为对光源10发出的照射光的工作波段不透明，待测物品40被配置为对光源10发出的照射光的工作波段透明或者不透明。

实施例2

参见图4所示的本实用新型实施例所提供的大视场显微成像装置结构示意图，在该实施例中，超透镜模块20被配置为超表面，在超透镜模块20为超表面的情况下；为实现大视场成像，大视场显微成像装置还包括：旋转扫描部件70。

旋转扫描部件70布置在超表面与待测物品40之间。可选地，旋转扫描部件70为MEMS。

成像光束中的各部分成像光束经过旋转扫描部件70后，在不同时刻下，按照不同的入射角度分别入射到超表面上，被超表面分别按照超表面设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束在图像传感器30上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像。

其中，超表面为聚焦超透镜，超表面对形成完整图像的成像光束的调制相位满足下式2：

其中，(x,y)表示所述超表面上的坐标；λ表示所述成像光束的波长；f₀表示所述超表面的焦距；

表示所述超表面对形成完整图像的成像光束的调制相位。

优选地，超表面为消色差超表面，以使超表面对工作波段内各波长的照射光均有相同的调制作用，以实现工作波段内各波长的照射光均能被超表面会聚到图像传感器30上。超表面包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构。除此之外，该大视场显微成像装置中的其他部件及各部件之间的位置关系与实施例1中相同，在此不再赘述。

本实施例中的大视场显微成像装置可以为透射式显微成像装置，也可以为反射式显微成像装置。该实施例中，透射式显微成像装置和反射式显微成像装置中光源、光学扩束元件、超透镜模块、图像传感器与待测物品之间的位置关系及待测物品和载物平台的对光源发出的照射光的工作波段是否透明的设置与实施例1中相同，在此不再赘述。

由此，旋转扫描部件在旋转的过程中，成像光束中的各部分成像光束，在不同时刻下，按照不同的入射角度分别入射到超表面上，入射的成像光束被超表面分别按照超表面设计的调制相位进行相位调制后，按照对应的出射角度会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，超表面每个时刻对一定角度范围内的入射的成像光束高质量聚焦，形成的子图像是清晰的，将不同时刻记录的子图像拼接可以得到完整的广角成像。

实施例3

参见图5所示的本实用新型实施例所提供的大视场显微成像装置结构示意图及图6所示的本实用新型实施例所提供的成像光束入射至可调超透镜的角度范围示意图，超透镜模块被配置为可调超透镜，除此之外，该大视场显微成像装置中的其他部件及各部件之间的位置关系与实施例1中相同，在此不再赘述。

优选地，可调超透镜为消色差可调超透镜，以使可调超透镜对工作波段内各波长的照射光均有相同的调制作用，实现工作波段内各波长的照射光均能被可调超透镜会聚到图像传感器30上。可调超透镜包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构。

在不同时刻下，可调超透镜能够按照与不同时刻中的各时刻对应的调制相位，对形成完整图像的成像光束中的各部分成像光束分别进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚在图像传感器30上成像，从而得到各部分成像光束分别形成的子图像，各部分成像光束分别形成的子图像拼接形成完整图像。

为实现广角清晰成像，可调超透镜对形成完整图像的成像光束的调制相位满足以下公式3：

其中，r₁表示可调超透镜的中心到可调超透镜中任何一个纳米结构的距离；θ_obli1表示成像光束中各部分成像光束入射至所述可调超透镜的入射角；λ表示成像光束的波长；f₁表示可调超透镜的焦距；φ(r₁,θ_obli1)表示可调超透镜对形成完整图像的成像光束的调制相位。

可采用电控、光控或者机械控制等方式，对可调超透镜进行调制，具体实现方式是现有技术，这里不再一一赘述。

可选地，本实施例中的大视场显微成像装置可以为透射式显微成像装置，也可以为反射式显微成像装置。该实施例中，透射式显微成像装置和反射式显微成像装置中光源、光学扩束元件、超透镜模块、图像传感器与待测物品之间的位置关系及待测物品和载物平台的对光源发出的照射光的工作波段是否透明的设置与实施例1中相同，在此不再赘述。

由此，在不同时刻下，可调超透镜能够按照与不同时刻中的各时刻对应的调制相位，对形成完整图像的成像光束中的各部分成像光束分别进行相位调制，部分成像光束在各时刻下相位调制后会聚在图像传感器上成像，从而得到各部分成像光束分别形成的子图像，在不同时刻调制可调超透镜使其对一定角度范围内入射的成像光束光高质量聚焦，形成的子图像是清晰的图像，将不同时刻可调超透镜记录的子图像拼接可以得到完整的广角成像。

此外，为了对本实施例提出的大视场显微成像装置进行应用，本申请实施例还提供了一种物品检测系统，包括上述任一实施例所述的大视场显微成像装置。

本申请实施例中的超透镜模块及扩束超透镜均包括超结构单元。超结构单元包括：基底和在基底上周期性排布的纳米结构。在一些情况下，基底的一侧设置有纳米结构。在一些情况下，基底的两侧都设置有纳米结构。

超结构单元是一层亚波长的人工纳米结构膜，包括基底和纳米结构的超结构单元。超结构单元可根据基底上的纳米结构来调制入射的成像光线。其中纳米结构包含全介质或等离子的纳米天线，可直接调控光的相位、幅度和偏振等特性。

可选地，纳米结构可以采用全介质结构单元，在可见光波段具有高透过率，可选的材料包括但不限于：氧化钛、氮化硅、熔融石英、氧化铝、氮化镓、磷化镓和氢化非晶硅。

参见图7所示的超结构单元可选的排布图，超结构单元呈阵列排布，超结构单元为正六边形和/或正方形和/或扇形，每个超结构单元的中心位置，或者每个超结构单元的中心位置和顶点位置分别设有一个纳米结构。该超结构单元以可密堆积图形的形式阵列排布，以使纳米结构位于所述可密堆积图形的中心和/或顶点。本申请实施例中，可密堆积图形指的是一种或多种可以无缝隙不重叠地填充整个平面的图形。可密堆积图形包括正六边形、正四边形或扇形中的一种或多种。根据本申请的实施方式，超结构单元可以布置成扇形、正六边形或者正方形的阵列。优选地，超结构单元布置为正六边形。本领域技术人员应认识到，超结构单元还可以包括其他形式的阵列布置，所有这些变型方案均涵盖于本申请的范围内。

可选地，超表面的工作波段为可见光波段(400nm-700nm)，或者其中至少一个波段(450nm-700nm)。

参见图8所示的超结构单元可选的纳米结构示意图，可选地，纳米结构可为偏振相关的结构，如纳米鳍或纳米椭圆柱等结构，此类结构对入射的成像光线施加一个几何相位；纳米结构也可以是偏振无关结构，如纳米圆柱或纳米方柱等结构，此类结构对入射的成像光线施加一个传播相位。超结构单元的纳米结构包括纳米鳍、纳米椭圆柱、纳米圆柱或者纳米方柱结构中的一种或多种。

优选地，纳米结构选用多种偏振不相关的纳米结构，通过不同结构类型和占空比来调节色散。可选地，纳米结构包括纳米柱结构、中空纳米柱结构、纳米孔结构、纳米环孔结构、纳米方柱结构、方纳米孔结构、纳米方环结构和纳米方环孔结构中的一种或多种。

可选地，超表面还包括填充材料，纳米结构之间的空隙由填充材料填充，并且，填充材料对工作波段的消光系数小于0.01。可选地，填充材料包括空气或在其他L光波段波段透明的材料。根据本申请的实施方式，填充材料的折射率与纳米结构的折射率之间的差值的绝对值应大于或等于0.5。

可选地，基底的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。可选地，当超透镜的工作波段为近红外波段时，基底的材质包括氮化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓、氢化非晶硅、非晶硅和晶体硅中的一种或多种。可选地，当超透镜的工作波段为可见光波段时，基底的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石和碱性玻璃。可选地，当超透镜的工作波段为远红外波段时，基底的材料包括晶体硅、晶体锗、硫化锌和硒化锌中的一种或多种。

在一实施例中，基底材料选用石英玻璃，纳米结构材料选用氮化硅时，可选地，纳米结构高度为1200nm，周期为400nm，最小线宽选用60nm。纳米结构选用纳米柱结构、中空纳米柱结构、纳米孔结构、纳米环孔结构、纳米方柱结构、方纳米孔结构、纳米方环结构和纳米方环孔结构中的一种或多种。

综上所述，本实用新型提出一种大视场显微成像装置，包括光源、超透镜模块和图像传感器；图像传感器位于超透镜模块的光路下游；光源发出照亮待测物品的照射光；光源发出的照射光照射到待测物品后形成能够得到完整图像的成像光束，其中，成像光束，包括：多个部分成像光束；在超透镜模块为超透镜阵列的情况下，超透镜阵列，包括：多个超透镜；超透镜包括：基底和设置在基底上的多个纳米结构；超透镜为消色差超透镜；各超透镜中的纳米结构具有不同的形状、周期和/或尺寸；多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制后，经相位调制后的各部分成像光束会聚到图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成完整图像；各超透镜分别被设计有不同的调制相位，与相关技术中通过在光路中引入透镜和偏振片，将两个不同偏振态的图像进行叠加实现大视场相比，本申请采用超透镜直接进行大视场的显微成像，不需设置偏振片即可实现大视场成像，系统结构简单，且不依赖于光线具体的偏振态，通过简单的方式就可以实现大视场显微成像；而且，由于超透镜使用消色差超透镜，光源可以为多色光源从而实现多色成像，应用场景广泛；再者，成像光束中的各部分成像光束中入射角度与各超透镜设计的调制相位相匹配的部分成像光束形成的子图像是清晰的，从而得到大视场清晰完整的图像。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种大视场显微成像装置，其特征在于，包括：光源、超透镜模块和图像传感器；

所述图像传感器位于所述超透镜模块的光路下游；所述光源发出照亮待测物品的照射光；所述光源发出的照射光照射到所述待测物品后形成能够得到完整图像的成像光束，其中，所述成像光束，包括：多个部分成像光束；

在所述超透镜模块为超透镜阵列的情况下，所述超透镜阵列，包括：多个超透镜；所述超透镜包括：基底和设置在所述基底上的多个纳米结构，且纳米结构呈周期排列；所述超透镜为消色差超透镜；

各所述超透镜中的纳米结构具有不同的形状、周期和/或尺寸；

多个部分成像光束中的各部分成像光束按照不同的入射角度入射到多个所述超透镜中的各超透镜中，被各超透镜分别按照各超透镜设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚到所述图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成所述完整图像；各超透镜分别被设计有不同的调制相位。

2.根据权利要求1所述的大视场显微成像装置，其特征在于，所述超透镜阵列中的各超透镜对形成完整图像的各部分成像光束的调制相位满足以下公式1：

其中，r表示所述超透镜的中心到超透镜中任何一个纳米结构的距离；θ_obli表示所述成像光束中各部分成像光束入射至所述超透镜的入射角；λ表示所述成像光束的波长；f表示超透镜的焦距；

表示超透镜阵列中的超透镜对形成完整图像的各部分成像光束的调制相位。

3.根据权利要求1所述的大视场显微成像装置，其特征在于，当所述光源位于所述待测物品的一侧且所述超透镜模块和所述图像传感器位于所述待测物品远离所述光源的另外一侧时，所述光源发出的照射光照射到所述待测物品后透射出成像光束。

4.根据权利要求1所述的大视场显微成像装置，其特征在于，当所述光源、所述超透镜模块和所述图像传感器均位于所述待测物品的同一侧时，所述光源发出的照射光照射到所述待测物品后反射出成像光束。

5.根据权利要求1所述的大视场显微成像装置，其特征在于，在所述超透镜模块为超表面的情况下；所述大视场显微成像装置还包括：旋转扫描部件；所述超表面为消色差超表面；所述超表面包括：基底和设置在所述基底上的多个纳米结构；

所述旋转扫描部件布置在所述超表面与所述待测物品之间；

所述成像光束中的各部分成像光束经过所述旋转扫描部件后，在不同时刻下，按照不同的入射角度分别入射到所述超表面上，被超表面分别按照所述超表面设计的调制相位进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束在所述图像传感器上成像，得到各部分成像光束分别形成的子图像，其中，各部分成像光束分别形成的子图像组合形成所述完整图像。

6.根据权利要求5所述的大视场显微成像装置，其特征在于，所述超表面对形成完整图像的成像光束的调制相位满足下式2：

其中，(x,y)表示所述超表面上的坐标；λ表示所述成像光束的波长；f₀表示所述超表面的焦距；

表示所述超表面对形成完整图像的成像光束的调制相位。

7.根据权利要求5所述的大视场显微成像装置，其特征在于，所述旋转扫描部件为MEMS。

8.根据权利要求1所述的大视场显微成像装置，其特征在于，

在所述超透镜模块为可调超透镜的情况下，所述可调超透镜为消色差可调超透镜；所述可调超透镜包括：基底和设置在所述基底上的多个纳米结构；

在不同时刻下，所述可调超透镜能够按照与不同时刻中的各时刻对应的调制相位，对形成完整图像的成像光束中的各部分成像光束分别进行相位调制，经相位调制后的各部分成像光束会聚在所述图像传感器上成像，从而得到各部分成像光束分别形成的子图像，各部分成像光束分别形成的子图像拼接形成所述完整图像。

9.根据权利要求8所述的大视场显微成像装置，其特征在于，所述可调超透镜对形成完整图像的成像光束的调制相位满足以下公式3：

其中，r₁表示所述可调超透镜的中心到可调超透镜中任何一个纳米结构的距离；θ_obli1表示所述成像光束中各部分成像光束入射至所述可调超透镜的入射角；λ表示成像光束的波长；f₁表示可调超透镜的焦距；φ(r₁,θ_obli1)表示可调超透镜对形成完整图像的成像光束的调制相位。

10.根据权利要求1-9任一项所述的大视场显微成像装置，其特征在于，所述光源采用宽场光源或者窄视角光源。

11.根据权利要求10所述的大视场显微成像装置，其特征在于，当所述光源采用窄视角光源时，所述大视场显微成像装置还包括：光学扩束元件，所述光学扩束元件设置于所述光源与所述待测物品之间，对所述光源发出的照射光进行扩束。

12.根据权利要求11所述的大视场显微成像装置，其特征在于，所述光学扩束元件为扩束超透镜。

13.根据权利要求1-9任一项所述的大视场显微成像装置，其特征在于，还包括：载物平台，所述待测物品置于所述载物平台上；所述载物平台为可移动平台，通过移动所述载物平台改变所述待测物品的检测位置。

14.根据权利要求13所述的大视场显微成像装置，其特征在于，当所述光源发出的照射光照射到所述待测物品反射出成像光束时，所述载物平台被配置为对所述光源发出的照射光的工作波段不透明；

当所述光源发出的照射光照射到所述待测物品透射出成像光束时，所所述载物平台和所述待测物品均被配置为对所述光源发出的照射光的工作波段透明。

15.一种物品检测系统，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的大视场显微成像装置。

Images