[发明专利]基于微纳米透镜阵列的高速光学超分辨率成像系统和方法

权利要求书

1.基于微纳米透镜阵列的高速超分辨率光学成像系统，其特征在于：包括光学显微镜(1)、精密运动平台(2)、微纳米透镜阵列(3)和两个纳米微球(4,5)；所述精密运动平台(2)位于所述光学显微镜(1)的粗调平台(7)上，所述精密运动平台(2)上设有样品台(9)，样品(12)置于所述样品台(9)上方；所述微纳米透镜阵列(3)倒置于所述样品(12)和所述光学显微镜(1)的物镜(6)之间；所述两个纳米微球(4,5)分别位于所述样品(12)上表面和所述微纳米透镜阵列(3)下表面。

2.根据权利要求1所述的基于微纳米透镜阵列的高速超分辨率光学成像系统，其特征在于所述光学显微镜(1)为反射式正置光学显微镜,在所述光学显微镜(1)中，所述物镜(6)上方装有单轴精密运动单元(10)，通过螺纹紧固连接；所述单轴精密运动单元(10)固定在透镜阵列安装架(11)上，通过螺纹紧固连接；所述透镜阵列安装架(11)固定在显微镜镜架(17)上，通过螺纹紧固连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于微纳米透镜阵列的高速超分辨率光学成像系统，其特征在于所述微纳米透镜阵列(3)倒置粘贴在所述透镜阵列安装架(11)底端，通过双面胶带进行紧固；所述微纳米透镜阵列(3)的透镜底端与所述样品(12)之间的距离可通过所述粗调平台(7)和所述精密运动平台(2)进行控制，可控制在0到几微米之间。

4.根据权利要求1所述的基于微纳米透镜阵列的高速超分辨率光学成像系统，其特征在于所述粗调平台(7)和所述精密运动平台(2)各具有3个自由度。

5.基于微纳米透镜阵列的高速超分辨率光学成像方法，其特征在于包括以下步骤：

人工调整粗调平台(7)，使光学显微镜(1)视场内能同时出现两个纳米微球(4,5)的离焦图像；

计算机(16)通过所述两个纳米微球(4,5)的显微离焦图像实时计算并反馈样品(12)与微纳米透镜阵列(3)的相对位置；

精密运动平台(2)使所述样品(12)下降到微纳米透镜阵列(3)的近场范围内，并水平移动到所述样品(12)待测区域；

单轴精密运动单元(10)控制物镜(6)，使所述物镜(6)的焦点位于所述微纳米透镜阵列(3)的焦平面内；

高速相机(2)将所述光学显微镜(1)获取的所述微纳米透镜阵列(3)所成的超分辨率图像传送至所述计算机(16)中进行处理及显示。

6.根据权利要求5所述的基于微纳米透镜阵列的高速超分辨率光学成像方法，其特征在于所述微纳米透镜阵列(3)中的每个微纳米透镜同时对所述样品(12)的不同位置进行成像，控制所述精密运动平台(2)实现扫描运动，显著提高超分辨率光学成像效率。