[发明专利]一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法

说明书

本发明公开了一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法，激光器发出的光经过扩束准直后被分光器件分成强度相同的两束，经不同路径调制，最终以相同入射角入射到油浸物镜的后焦面，但其入射面是正交的。经样品反射后被物镜重新收集，并利用偏振分光器件将两束光的物参光分开，然后在两个相机靶面互相干涉形成两幅全息图，并由计算机进行数值重建和图像配准，得到两幅像素对应的相位图。将配准后的相位图像沿SPR激发方向进行低通滤波，最后用提出的加权平均滤波算法进行图像合成，得到分辨率增强的相位图像。相比传统表面等离子体共振相位成像显微镜的质量，双光束激发极大提升了成像的分辨率，具有与传统光学显微镜相近的成像质量。

技术领域

本发明涉及光学领域，数字图像处理领域，特别涉及表面等离子体共振显微成像和定量相位成像技术领域。

背景技术

表面等离子体共振(SPR,Surface Plasmon Resonance)显微术是近年来新兴的一种近场显微成像技术，利用表面等离子体共振的原理可以探测出近场区域微弱的折射率等物理参量的变化。定量相位成像是一种光学领域常用的三维成像方式，尤其在生物分子层面成像应用广泛，其中数字全息显微术是发展比较成熟的一种方式。数字全息显微术以其快速实时、非破坏性、非侵入性、全场测量等优点，被广泛用于流场测量、形变测量、形貌分析、显微成像等领域。表面等离子体共振全息显微术将数字全息显微术和表面等离子体共振显微术相结合，可以实现对近场样品物理参数的微小变化进行实时测量和成像。但是由于表面等离子体波在传播过程中与样品发生相互作用导致成像过程中会产生严重的图像模糊现象，也称为拖尾现象，使得表面等离子体共振全息显微术的成像分辨率低于传统光学显微镜(H.Yu,X.Shan,S.Wang,H.Chen,and N.Tao,Molecular scale origin ofsurface plasmon resonance biosensors,Anal.Chem.86,8992-8997(2014).)。

目前，针对表面等离子体共振显微术分辨率改善的工作比较少，比如利用数字图像处理技术对产生拖尾的图像进行优化以改善分辨率(I.I.Smolyaninov,J.Elliott,G.Wurtz,A.V.Zayats,and C.C.Davis,Digital resolution enhancement in surfaceplasmon microscopy,Appl.Phys.B 84,253-256(2006).)；利用高精度压电驱动的位移台实现逐点扫描成像，牺牲时间分辨率增强空间分辨率(C.Zhang,R.Wang,Y.Wang,S.Zhu,C.Min,and X.C.Yuan,Phase-stepping technique for highly sensitive microscopicsurface plasmon resonance biosensor，Appl.Opt.53，836-840(2014).)；尽管这些方法对表面等离子体共振显微术的分辨率有一定的提升，但是对于需要干涉记录全息图的表面等离子体共振全息显微术并不适用。

到目前为止尚未出现一种能应用于表面等离子体共振全息显微术的分辨率增强方法，提升表面等离子体共振全息显微术的成像分辨率对于进一步推广其在生物成像、微纳结构检测等领域的应用具有重要的意义。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法，主要是利用双通道照明激发表面等离子体共振，并互相提供干涉显微的参考光束，从而实现双角度成像，并将双通道拍摄的图像进行数字滤波合成，最终得到分辨率增强的表面等离子体共振相位图像。

技术方案

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法，其特征在于包括如下步骤:

1.一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法，其特征在于包括如下步骤：