[发明专利]一种二维超分辨显微方法和装置

权利要求书

1.一种二维超分辨显微方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)开启第一光源，并关闭第二光源、第三光源和第四光源，所述第一光源发出的工作光束转换为线偏振光后对待测样品进行扫描，收集扫描点发出的信号光并得到第一信号光强I₁(x，y)，其中x，y为扫描点的二维坐标；

2)开启第二光源，并关闭第一光源、第三光源和第四光源，所述第二光源发出的工作光束转换为线偏振光后对待测样品进行扫描，收集扫描点发出的信号光并得到第二信号光强I₂(x，y)，其中x，y为扫描点的二维坐标；

3)开启第三光源，并关闭第一光源、第二光源和第四光源，所述第三光源发出的工作光束转换为线偏振光后进行相位调制，并对待测样品进行扫描，收集扫描点发出的信号光并得到第三信号光强I₃(x，y)，其中x，y为扫描点的二维坐标；

4)开启第四光源，并关闭第一光源、第二光源和第三光源，所述第四光源发出的工作光束转换为线偏振光后进行相位调制，并对待测样品进行扫描，收集扫描点发出的信号光并得到第四信号光强I₄(x，y)，其中x，y为扫描点的二维坐标；

5)根据公式I_e1(x，y)＝I₁(x，y)-γI₃(x，y)计算得到第一差分光强，根据公式I_e2(x，y)＝I₂(x，y)-γI₄(x，y)计算得到第二差分光强，最终利用I(x，y)＝min{I_e1(x，y)，I_e2(x，y)}计算有效信号光强I(x，y)，并利用I(x，y)得到超分辨图像，其中γ为差分系数。

2.如权利要求1所述的二维超分辨显微方法，其特征在于，所述步骤3)中的相位调制函数为；

式中：ρ为光束上某点与光轴的距离，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与水平方向的夹角。

3.如权利要求1所述的二维超分辨显微方法，其特征在于，所述步骤4)中的相位调制函数为：

式中：ρ为光束上某点与光轴的距离，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与水平方向的夹角。

4.如权利要求3所述的二维超分辨显微方法，其特征在于，所述第一光源、第二光源、第三光源以及第四光源之间的切换频率为对所述样品进行点扫描频率的四倍。

5.如权利要求4所述的二维超分辨显微方法，其特征在于，所述第一光源、第二光源、第三光源以及第四光源之间的切换频率与对所述样品进行帧扫描频率相等。

6.如权利要求1所述的二维超分辨显微方法，其特征在于，当有效信号光强值I(x，y)为负时，设置I(x，y)＝0，其中x，y为扫描点的二维坐标。

7.一种二维超分辨显微装置，包括用于发出工作光束的光源、承载待测样品的样品台，其特征在于，所述光源分为第一光源、第二光源、第三光源和第四光源；

所述第一光源的光路上设有第一起偏器；

所述第二光源的光路上设有第二起偏器；

所述第三光源的光路上依次设有第三起偏器和第一位相调制器；

所述第三光路的光路上依次设有第四起偏器和第二位相调制器；

设有用于将所述第一光源、第二光源、第三光源和第四光源发出的工作光束投射到待测样品上的投射扫描系统；

并设有控制所述第一光源、第二光源、第三光源、第四光源和投射扫描系统的控制器以及探测所述待测样品发出的信号光光强的探测系统。

8.如权利要求7所述的二维超分辨显微装置，其特征在于，所述第一位相调制器的调制函数为：

式中：ρ为光束上某点与光轴的距离，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与水平方向的夹角。

9.如权利要求7所述的二维超分辨显微装置，其特征在于，所述第二位相调制器的调制函数为：

式中：ρ为光束上某点与光轴的距离，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与水平方向的夹角。

10.如权利要求7所述的二维超分辨显微装置，其特征在于，所述投射扫描系统包括：

用于将所述第一光源、第二光源、第三光源和第四光源光路上的光线进行偏转的扫描振镜系统；

依次布置的分别用于对所述扫描振镜系统出射的光线进行聚焦和准直的扫描透镜和场镜；

用于将准直后的光束投射到待测样品上的显微物镜，待测样品发出的信号光被所述显微物镜收集。