[发明专利]一种多点非标记差分超分辨成像方法与装置

权利要求书

1.一种基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像装置，包括激光器（1）、偏振分光镜（4）、SLM（8）、扫描振镜模块（20）和物镜（23），其特征在于：所述激光器（1）发出的光被偏振分光镜（4）分为偏振方向互相垂直的两束光，两束光分别被SLM（8）的两个半屏加载的相位掩膜调制，其中一束光加载涡旋相位和倾斜相位，两束光分别为实心光束和空心光束；之后实心光束和空心光进行合束，合束后的光束再被分为能量相同的两束光，称为第一子光束（31）和第二子光束（32），第一子光束（31）和第二子光束（32）分别包含实心光束和空心光束；第一子光束（31）和第二子光束（32）以一定角度入射到扫描振镜模块（20），并被物镜（23）聚焦，形成第一焦斑组合（41）和第二焦斑组合（42），从而在焦面上形成四个焦斑；所述四个焦斑激发的光束被物镜收集后，被反射进入面阵探测器（27），从而在面阵探测器（27）上形成四个探测焦斑。

2.如权利要求1所述的基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像装置，其特征在于：所述第一焦斑组合（41）和第二焦斑组合（42）同时扫描。

3.如权利要求1所述的基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像装置，其特征在于：在面阵探测器（27）前设置透镜（25）。

4.如权利要求1所述的基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像装置，其特征在于：在面阵探测器（27）前设置一维振镜（26）。

5.如权利要求1所述的基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像装置，其特征在于：通过扫描振镜模块（20）扫描组成图像，再经过图像反卷积和平移，得到最终的图像。

6.一种基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、将激光器（1）发出的平行光束一次通过起偏器（2）和半波片（3），再经过偏振分光镜（4）分为两束偏振态相互垂直的偏振光；

步骤2、将其中一束光入射到SLM（8）一半屏幕上；将另一束光入射到SLM（8）的另一半屏幕上，在SLM（8）其中一个半屏幕上加载倾斜相位，并叠加涡旋相位；

步骤3、从SLM（8）反射出来的两束光，先经过合束棱镜（11）进行合束，再经过一个1/4波片；

步骤4、合束后的光束再通过普通分光镜进行分束；

步骤5、将分束后的两束光各自以一定角度穿过半反半透镜（16），并入射到扫描振镜模块（20）；

步骤6、从扫描振镜模块（20）出射的两束光依次经过扫描镜（21）、场镜（22）、物镜（23）后，在焦面聚焦为四个焦斑，为两个空心焦斑和两个实心焦斑；

步骤7、调整SLM（8）上倾斜相位，使空心焦斑靠近实心焦斑，两者相邻；

调整两束光入射到半反半透镜（16）上的角度，使两对焦斑各自扫描一定的区域；通过扫描振镜模块（20）对样品上一定的区域进行扫描，再用物镜（23）收集返回的信号光；

步骤8、在半反半透镜（16）后设置透镜（25）和一维振镜（26），不同焦斑激发的信号光反射进入到面阵探测器（27）中。

7.如权利要求6所述的基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像方法，其特征在于：

所述扫描振镜模块（20）扫描的同时，一维振镜（26）同时进行一维扫描，使信号光在面阵探测器（27）单帧曝光时间内划出一条覆盖若干像素的直线，四个焦斑在面阵探测器单帧曝光时间内画出四条直线。

8.如权利要求7所述的基于面阵探测器和艾里斑细分的多点非标记差分超分辨成像方法，其特征在于：

对应扫描振镜模块（20）的单点曝光时间，将面阵探测器的图像进行细分，不同区域的像素对应不同曝光时间的信号；对像素进行重组，获得若干幅图像；对图像进行反卷积、平移和拼接处理，得到最终的图像。