[发明专利]基于多面体棱镜及光束调频高分辨率高速成像方法与装置

权利要求书

1.一种基于多面体棱镜及光束调频高分辨率高速成像装置，其特征在于，包括：分束镜、频率调制器、第一反射镜、第二反射镜，第一透镜单元、第二透镜单元、二分之一波片，偏振分光棱镜、二向色镜，二维振镜、聚焦物镜、阵列探测器，

其中，所述分束镜、所述第一反射镜沿第一光轴线依次设置，

所述分束镜、所述频率调制器、所述第二反射镜沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置，

所述第一反射镜、所述频率调制器、所述二分之一波片以及所述偏振分光棱镜沿与所述第一光轴线垂直的第三光轴线依次设置，所述第三光轴线与所述第二光轴线平行，

所述第二反射镜、所述偏振分光棱镜、所述多面体棱镜、所述二向色镜以及所述二维振镜沿与所述第三光轴线垂直的第四光轴线依次设置，

所述二维振镜、所述第一透镜单元、所述聚焦物镜沿与所述第四光轴线垂直的第五光轴线依次设置，

所述二向色镜，所述第二透镜单元、所述阵列探测器沿与所述第四光轴线垂直的第六光轴线依次设置，

所述第一透镜单元、所述第二透镜单元均包括一个透镜或多个透镜的组合，

所述多面体棱镜在所述聚焦物镜的聚焦面上产生阵列聚焦光斑，

入射光是线偏振光，经过所述分束镜后分成光束Ⅰ和光束Ⅱ两束偏振光，所述频率调制器用于对光束Ⅰ和光束Ⅱ分别施加不同的载频，

所述多面体棱镜及光束调频高分辨率高速成像装置还包括：设置在所述第二光轴线上且位于所述频率调制器与所述第二反射镜之间的用于提高轴向分辨率的第三透镜单元，所述第三透镜单元，用于将第一载频光束的聚焦平面与第二载频光束的聚焦平面分开一定距离以产生部分重叠的的聚焦光斑。

2.根据权利要求1所述的基于多面体棱镜及光束调频高分辨率高速成像装置，其特征在于，还包括：

设置在所述第二光轴线上且位于所述频率调制器与所述第二反射镜之间的第三透镜单元，

所述第三透镜单元包括一个透镜或多个透镜的组合。

3.一种基于多面体棱镜及光束调频高分辨率高速成像方法，利用权利要求1所述的基于多面体棱镜及光束调频高分辨率高速成像装置，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1，将所述分束镜、所述第一反射镜沿第一光轴线依次设置；

步骤2，将所述分束镜、所述频率调制器、所述第二反射镜沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置；

步骤3，将所述第一反射镜、所述频率调制器、二分之一波片以及偏振分光棱镜沿与所述第一光轴线垂直的第三光轴线依次设置，所述第三光轴线与所述第二光轴线平行；

步骤4，将所述第二反射镜、所述偏振分光棱镜、多面体棱镜所述二向色镜以及所述二维振镜沿与所述第三光轴线垂直的第四光轴线依次设置；

步骤5，将所述二维振镜、所述第一透镜单元、所述聚焦物镜以及样品沿与所述第四光轴线垂直的第五光轴线依次设置；

步骤6，所述二向色镜，所述第二透镜单元、所述阵列探测器沿与所述第四光轴线垂直的第六光轴线依次设置，其中，所述第二透镜单元面对所述二向色镜的反射面；

步骤7，一束沿所述第一光轴线方向进行入射的第一方向入射线偏振光经过所述分束镜后输出两束具有第一方向线偏振光的第一光束和第二光束；

步骤8，所述第一光束沿所述第二光轴线方向经过所述频率调制器施加载频f1后输出第一载频光束，所述第一载频光束经所述第二反射镜反射沿所述第四光轴线方向经过所述偏振分光棱镜透射输出第一载频透射光束，

所述第二光束沿所述第一光轴线方向经过所述第一反射镜反射后，沿所述第三光轴线方向经过所述频率调制器施加载频f2后输出第二载频光束，所述第二载频光束经过所述二分之一波片后输出第二方向线偏振光，所述第二方向线偏振光经过所述偏振分光棱镜反射后输出沿所述第四光轴线方向的第二载频反射光束；

步骤9，所述第一载频透射光束和所述第二载频反射光束叠加合成输出具有混合第一方向和第二方向的线偏振态载频混合光束；

步骤10，所述载频混合光束经过所述多面体棱镜折射后，得到多束折射载频混合光束；

步骤11，多束所述折射载频混合光束经过所述二向色镜、所述二维振镜、所述第一透镜单元、所述聚焦物镜后在所述样品上产生多个聚焦光斑；

步骤12，多个所述聚焦光斑激发所述样品产生荧光，形成多个与所述聚焦光斑对应的荧光光斑；

步骤13，所述荧光光斑经过所述聚焦物镜、所述第一透镜单元、所述二维振镜、所述二向色镜、所述第二透镜单元后，在所述阵列探测器上形成多个荧光聚焦光斑；

步骤14，利用频率解调算法，提取出所述阵列探测器接收的重叠的具有载频f1和f2的所述荧光聚焦光斑信号，并通过分析所述阵列探测器上的所述荧光聚焦光斑的强度并随着所述二维振镜的扫描变化，可以区分出具有不同调制频率的焦点各自激发的荧光信号，从而重构出反映样品信息的二维图像。