CN117631249B - 线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及显微成像技术领域，特别涉及一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法，包括：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线状光源得到扫描光场图像；微透镜阵列用于线状光源的光场调制得到线状光场；相机用于根据线状光场进行三维成像得到三维图像；控制系统用于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线状光源照明的样本区域一致，以分离目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，并根据扫描光场图像和三维图像生成目标生物样本的背景荧光去除的三维显微图像。由此，解决了扫描光场显微系统存在的背景荧光等问题。

Description

线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法

技术领域

本申请涉及显微成像技术领域，特别涉及一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法。

背景技术

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。

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。

为了解决这个问题，共聚焦光场显微成像技术被发明出来。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。

发明内容

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。

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；相机，用于根据所述线状光场进行三维成像得到三维图像；控制系统，用于控制所述线扫硬件光路和所述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，并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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

可选地，所述相机的窗口宽度为预设倍衍射极限分辨率。

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。

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。

由此，本申请至少具有如下有益效果：

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。

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。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置的示例图；

图2为根据本申请一个实施例提供的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置的示例图；

图3为根据本申请实施例提供的线扫共聚焦扫描光场显微成像方法的流程图；

图4为根据本申请一个实施例提供的线扫共聚焦扫描光场显微成像方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置及方法。针对上述背景技术中提到的三维荧光成像进行背景去除的问题，本申请提供了一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，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问题。

具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种线扫共聚焦扫描光场显微成像装置的方框示意图。

如图1所示，该线扫共聚焦扫描光场显微成像装置10包括：显微镜100、激发光路200、线扫硬件光路300、微透镜阵列400、相机500和控制系统600。

其中，显微镜100的载物台上放置有目标生物样本；激发光路200用于输出激发目标生物样本荧光的线状光源；线扫硬件光路300用于多维扫描线状光源得到扫描光场图像；微透镜阵列400用于线状光源的光场调制得到线状光场；相机500用于根据线状光场进行三维成像得到三维图像；控制系统600用于控制线扫硬件光路300和相机500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线状光源照明的样本区域一致，以分离目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，并根据扫描光场图像和三维图像生成目标生物样本的背景荧光去除的三维显微图像。

可以理解的是，本申请实施例可以通过线扫硬件光路、相机及控制系统，改进了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。

在本申请实施例中，如图2所示，显微镜100包括：二向色镜110、物镜120和管镜130。

其中，二向色镜110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120与管镜130，物镜120与管镜130配合，用于放大目标生物样本。

可以理解的是，本申请实施例中二向色镜具有两个不同的折射率，可以分离不同波长的光线。通过将样本荧光信号和背景荧光信号分离，可以更好地识别和解析目标生物样本的结构和功能。本申请实施例通过物镜和管镜的配合，显微镜可以将目标生物样本的图像放大，使物镜聚焦的图像传递到观察者眼中。

在本申请实施例中，激发光路200包括：光源210和透镜220；

其中，光源210用于输出激光；透镜220用于将激光在透镜220的后焦点处汇聚成线状，形成线状光源。

可以理解的是，本申请实施例中激光光源用于后续生物样本的荧光激发，透镜用于将激光光源输出的圆形激光在透镜的后焦点处汇聚成线状，从而形成线状光源。

在本申请实施例中，本申请实施例的装置10还包括：光学狭缝230。

其中，光学狭缝230被放置在激发光路200的共轭像面上，用于控制线状光源的宽度为目标宽度。共轭像面可以是通过光学系统的成像后，目标样本所在的位置。

可以理解的是，本申请实施例可以通过调整光学狭缝的尺寸和形状，可以实现对线状光源宽度的精确控制，进而影响照射到目标样本上的光束形状和亮度分布。

在本申请实施例中，如图2所示，线扫硬件光路300包括：一维扫描系统310和二维扫描系统320。

其中，一维扫描系统310用于一维扫描线状光源得到第一扫描光场图像；二维扫描系统320用于二维扫描样本荧光信号得到第二扫描光场图像。

可以理解的是，本申请实施例中一维扫描系统将线状光源沿短边进行快速扫描，通过机械或电子系统来完成的，可以精确控制光源的位置和运动，生成第一扫描光场图像；二维扫描系统中扫描步长小于微透镜直径大小，通过控制相机和光学系统的运动来完成，可以捕捉到样本在不同位置和角度下的荧光信号，生成第二扫描光场图像。本申请实施例通过精确控制一维和二维扫描系统的动作，可以确保在每个时刻同时曝光的像素行数与线状光源照明的样本区域一致，从而获得高质量的荧光图像。

在本申请实施例中，如图2所示，一维扫描系统310包括：第一前级透镜311、第一驱动板312、一维振镜313、第一后级透镜314和第一电源315。

其中，第一前级透镜311用于将线状光源的光线从像面转换到频域面；第一驱动板312用于根据控制系统的控制电压驱动一维振镜313偏转到目标位置；一维振镜313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314用于将光线从频域面转换到像面。

可以理解的是，本申请实施例通过控制第一驱动板和一维振镜，可以确保光线在频域面上进行准确的扫描，其中，以频域面建立坐标系，并通过第一前级透镜和第一后级透镜的转换，最终在像面上形成高质量的图像。

需要说明的是，第一前级透镜和第一后级透镜组成了一个4f系统，起到中继作用。其中，4f系统可以是一个光学系统，其中有两个透镜和两个平面反射镜。具体地，第一前级透镜将输入光线进行初步的聚焦和准直，然后将光线传输到第一个反射镜。第一个反射镜将光线反射到第一后级透镜，进一步对光线进行聚焦和准直，然后将光线传输到第二个反射镜。第二个反射镜将光线反射到目标位置，实现了对光线的中继传输。

在本申请实施例中，如图2所示，二维扫描系统320包括：第二前级透镜321、第二驱动板322、二维振镜323、第二后级透镜324和第二电源325。

其中，第二前级透镜321用于将样本荧光信号的光线从像面转换到频域面；第二驱动板322用于根据控制系统600的控制电压驱动二维振镜323偏转到目标位置；二维振镜323放置在频域面上，用于对光线进行二维角度扫描，其中，二维振镜323的扫描步长小于微透镜阵列的直径；第二后级透镜324用于将光线从频域面转换到像面。

可以理解的是，本申请实施例通过精确控制二维振镜，将光束分别沿x轴和y轴方向进行高速扫描，可以确保在相机采集的每一帧图像中，目标样本的区域中心始终保持在相机的视野中心，从而获得高质量的荧光图像。同时，通过控制二维振镜的扫描步长和微透镜阵列的直径，可以实现对光场调制的精确控制。

在本申请实施例中，微透镜阵列400用于将输入的光束调制成光场形式，其中，将宽场形式的荧光信号转换成光场形式。

在本申请实施例中，相机500的窗口宽度为预设倍衍射极限分辨率。

其中，预设倍衍射极限分辨率可以具体标定，比如10倍衍射极限分辨率大小等。

可以理解的是，本申请实施例中相机用于采集线状光场荧光图像，在预设倍衍射极限分辨率下快速扫描，从而覆盖全视野图像。

需要说明的是，相机500可以为科研型互补金属氧化物半导体晶体管SCMOS、单色传感器或电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体晶体管CMOS，具有卷帘快门曝光的功能。

在本申请实施例中，如图2所示，控制系统600包括：硬件程序610、控制器620和连接导线630。

在本申请实施例中，控制系统600还用于控制一维扫描系统310和相机500同时扫描，使得目标生物样本的区域中心保持一致，以分离目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，并控制二维扫描系统320在相机500采集的图像帧之间的间隙，控制二维扫描系统320扫描到下一个光场调制位置。

可以理解的是，本申请实施例可以确保在扫描过程中，目标样本的区域中心始终保持在相机的视野中心，从而获得高质量的荧光图像。同时，通过精确控制二维扫描系统在相机采集的图像帧之间的间隙，可以实现对光场调制的精确控制。

根据本申请实施例提出的线扫共聚焦扫描光场显微成像装置，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问题。

综上，本申请实施例可以仅通过几次拍摄来实现对样本的三维成像，同时去除了背景信号。而且共聚焦部分是配合相机本身的卷帘快门完成，不会降低成像速度。它的速度比传统共聚焦成像系统更快。因此，更适用于真实场景的成像。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的线扫共聚焦扫描光场显微成像方法。

具体而言，图3为本申请实施例所提供的一种线扫共聚焦扫描光场显微成像方法的流程示意图。

如图3所示，该线扫共聚焦扫描光场显微成像方法利用线扫共聚焦扫描光场显微成像装置进行成像，该线扫共聚焦扫描光场显微成像方法包括以下步骤：

在步骤S101中，在显微镜的载物台上放置有目标生物样本。

可以理解的是，本申请实施例在放置目标生物样本时，确保载物台表面干净、干燥，载物台可以精确地定位和固定目标生物样本的位置，确保样本在观察过程中不会移动或滑落，同时调节观察角度，提高观察精度和稳定性。

在步骤S102中，通过激发光路输出激发目标生物样本荧光的线状光源。

可以理解的是，本申请实施例通过线状光源的激发作用，可以产生高亮度、均匀性好、具有特定波长的激发光，从而激发目标生物样本发出荧光。

在步骤S103中，获取满足线扫共聚焦功能的时序电压信号曲线，并利用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线状光源照明的样本区域一致，以分离目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号。

可以理解的是，本申请实施例可以利用获取的时序电压信号曲线来控制线扫硬件光路的运动，曝光的相机与线状光源照明的样本区域一致，有效地分离目标生物样本的样本荧光信号和背景荧光信号，避免干扰，提高观察的准确性和可靠性。

在步骤S104中，通过线扫硬件光路多维扫描线状光源得到扫描光场图像，通过相机采集样本荧光信号的线状光场得到三维图像，根据扫描光场图像和三维图像生成目标生物样本的背景荧光去除的三维显微图像。

其中，三维图像可以包括目标生物样本在荧光下的三维形态的图像。

可以理解的是，本申请实施例可以获取线状光源在空间中的分布情况，相机在精确控制下进行曝光，捕捉到样本在不同位置和角度下的荧光信号，然后通过图像处理技术生成三维图像，根据扫描光场图像和三维图像的信息，可以识别和区分目标生物样本的荧光信号和背景荧光信号。

需要说明的是，前述对线扫共聚焦扫描光场显微成像装置实施例的解释说明也适用于该实施例的线扫共聚焦扫描光场显微成像方法，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的线扫共聚焦扫描光场显微成像方法，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问题。

下面将结合图4对线扫共聚焦扫描光场显微成像方法进行进一步说明，包括以下步骤：

在步骤S201中，使用柱透镜和光学狭缝将光源发射的激光转化成线状形式，具有约10倍衍射极限分辨率的宽度，以保证轴向不会迅速发散，具有一定的景深；

在步骤S202中，通过一维扫描振镜将线状光源沿短边进行扫描，并通过二向色镜和物镜以覆盖方形样本视场范围；

在步骤S203中，激发的荧光光束通过二向色镜、管镜、微透镜阵列后被相机所采集，二维振镜被加入到光路中进行亚微透镜尺度扫描，增加空间分辨率；

在步骤S204中，同步控制相机卷帘快门与一维扫描振镜，使得处于曝光的行像素恰好与线状光源照明的样本区域一致，卷帘快门窗口的宽度设置为约10倍衍射极限分辨率的宽度，能够阻挡来自离焦层的荧光信号；

在步骤S205中，通过图像传感器记录多张光场调制后的图像，并基于多张扫描光场图像，使用像素重排算法和三维重建算法处理获取背景去除的三维体积。

综上，本申请实施例结合了光场显微镜和扫描技术以及线扫共聚焦技术，通过同步控制线状激光和卷帘快门，实现背景荧光信号的有效去除，保持高分辨率，配合一台普通计算机进行数据处理即可实现，具有简单的结构，并具有低成本、快速、适用于活体显微观测的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

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：

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；

相机，用于根据所述线状光场进行三维成像得到三维图像；

控制系统，用于控制所述线扫硬件光路和所述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，并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。

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：

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。

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：

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。

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：

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。

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：

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。

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：

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。

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，所述相机的窗口宽度为预设倍衍射极限分辨率。

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：

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。

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：

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。