[发明专利]基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像方法和装置

权利要求书

1.一种基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

S1：将入射激光分成三路，即光束一、光束二和光束三，其中，所述光束二和光束三的光偏振态相同，所述光束一的光偏振态与所述光束二、光束三的光偏振态垂直；

S2：使所述光束二经过0-2π涡旋相位元件、所述光束三经过π-0二值相位元件后，再将三束光合束，并投射到样品上进行成像；

S3：所述光束一在样品某点上形成的三维光场分布反射后再经显微物镜、光束整形元件、扫描镜、偏振元件在探测器一上形成物点的共焦像；所述光束二和光束三在物点上形成的三维光场分布反射后再经所述显微物镜、所述光束整形元件、所述扫描镜、所述偏振元件在探测器二上同时、并行形成物点的环状空心点扩散函数所对应的像，也被称为负共焦像；

S4：收集所述共焦像和负共焦像，将所述共焦像减去附带一定权重的负共焦像即为超分辨点像，即完成一次扫描即可获得某一深度的二维图像；

S5：通过对样品不同深度进行扫描，即可建立三维超分辨图像。

2.一种基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像装置，其特征在于，该装置包括依次设置的激光器（1）、准直器（2）、偏振器（3）、第一半波片（4）、第一偏振分光镜（5），在所述第一偏振分光镜（5）的透射光路上依次布置第二半波片（6）、第一反射镜（7），在所述第一偏振分光镜（5）的反射光路上依次布置第一分光镜（8）、第二反射镜（11），在所述第一分光镜（8）的反射光路上依次布置涡旋相位板（9）、第二偏振分光镜（10），在所述第二反射镜（11）的反射光路上依次布置π-0二值相位板（12）、第二分光镜（13），且所述第二偏振分光镜（10）、第二分光镜（13）也依次位于所述第一反射镜（7）的反射光路上；

所述激光器（1）发射的光先被分为三路，再经过所述第二偏振分光镜（10）、所述第二分光镜（13）合束后，在合束的光路上布置双色镜（14），所述双色镜（14）的反射光经过X轴扫描镜（15）反射后，再被Y轴扫描镜（16）反射，然后依次经过扫描透镜（17）、场镜（18）、物镜（19）后照射在样品上，从而使光透射在样品上成像；

在所述双色镜（14）的透射光路上布置第三偏振分光镜（21），在所述第三偏振分光镜（21）的透射光路上依次布置第一透镜（22）、第一探测器（23），在所述第三偏振分光镜（21）的反射光路上依次布置第二透镜（24）、第二探测器（25）；光束在样品上反射后的光再依次经过所述物镜（19）、场镜（18）、扫描透镜（17）、Y轴扫描镜（16）、X轴扫描镜（15）、双色镜（14）后，在所述第一探测器（23）上形成物点的共焦像，在所述第二探测器（25）上形成物点的负共焦像。

3.根据权利要求2所述基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像装置，其特征在于，所述物镜为变焦物镜。

4.根据权利要求2所述基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像装置，其特征在于，在所述第一偏振分光镜（5）和第一分光镜（8）之间布置第三半波片（27）。

5.根据权利要求2所述基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像装置，其特征在于，在所述涡旋相位板（9）、第二偏振分光镜（10）之间布置第四半波片（28）。

6.根据权利要求2所述基于偏振复用的实时三维荧光差分超分辨成像装置，其特征在于，在所述π-0二值相位板（12）、第二分光镜（13）之间布置第五半波片（29）。