[发明专利]一种基于全内反射结构光照明的宽场超分辨显微成像方法和装置

权利要求书

1.一种基于全内反射结构光照明的宽场超分辨显微成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)激光光束分成两路传播方向对称且振动方向垂直的线偏振光；

2)将两路线偏振光转换为两束切向线偏振光，投射到荧光样品上发生全反射并相互干涉产生条纹结构光照明图样；

3)收集样品发出的荧光信号，得到荧光强度信息；

4)依次旋转结构光照明图样的干涉条纹的方向，在各方向下多次改变干涉条纹的相位，得到各方向的对应相位下的多幅荧光强度图像；

在步骤4)中，至少在三个角度下旋转干涉条纹的方向，在各方向下至少三次改变干涉条纹的相位；

5)利用多幅荧光强度图像进行数据处理，重构得到超分辨图像。

2.一种基于全内反射结构光照明的宽场超分辨显微成像装置，包括激发光路模块和成像光路模块，其特征在于：

所述的激发光路模块包括依次布置的：

激光器，发出激光光束；

扫描振镜系统，用于控制光束对样品进行扫描；

离轴迈克尔逊干涉仪，用于将激光光束分成两束传播方向对称且振动方向垂直的线偏振光；

切向光偏振片，用于将两束光束出射为振动方向相同的线偏振光；

显微物镜，用于将两束振动方向相同的线偏振光聚焦到样品表面进行干涉产生干涉条纹，并收集发出的荧光强度信号；

所述的成像光路模块包括：

工业相机，用于收集所述的荧光强度信号；

计算机，用于控制所述的离轴迈克尔逊干涉仪和扫描振镜系统，分别改变干涉条纹的相位和方向，并对采集的荧光强度信号进行数据处理和相位重构，得到超分辨图像。

3.如权利要求2所述的宽场超分辨显微成像装置，其特征在于：所述的离轴迈克尔逊干涉仪包括：

偏振光分束镜，用于将入射的线偏振光光束的两路；

依次设置在偏振光分束镜的透射光路上的第一四分之一波片、凸透镜和凹面反射镜；所述的第一四分之一波片用于将线偏振光转换成圆偏振光；所述的凸透镜用于将圆偏振光聚焦到凹面反射镜上；所述的凹面反射镜放置在凸透镜的焦点处，用于反射聚焦光同时使其传输方向相对入射方向发生位移，由凹面反射镜出射的反射光再次通过凸透镜和第一四分之一波片，由圆偏振光转换为线偏振光，且偏振方向与入射光偏振方向正交；

依次设置在偏振光分束镜的反射光路上的第二四分之一波片和由压电陶瓷驱动的平面反射镜；所述的第二四分之一波片用于将线偏振光转换成圆偏振光，平面反射镜用于反射圆偏振光再次通过第二四分之一波片变成线偏振光，偏振方向相对入射光转动180°；并通过所述的计算机控制压电陶瓷驱动平面反射镜，改变光程差使干涉图样产生相移。

4.如权利要求3所述的宽场超分辨显微成像装置，其特征在于：所述激光器与扫描振镜系统之间依次放置有：

单模光纤，用于激光光束进行滤波；

起偏器，用于将激光光束变为线偏振光；

和半波片，用于控制线偏振光入射到偏振分束镜上。

5.如权利要求3所述的宽场超分辨显微成像装置，其特征在于：所述的偏振光分束镜与切向光偏振片之间设置将线偏振光转换为圆偏振光的第三四分之一波片。

6.一种基于全内反射结构光照明的宽场超分辨显微成像装置，包括激发光路模块和成像光路模块，其特征在于：

所述的激发光路模块具有依次布置的：

激光器，发出激光光束；

扫描振镜系统，用于控制光束对样品进行扫描；

离轴迈克尔逊干涉仪，用于将激光光束分成两束振动方向相同的线偏振光；

切向光偏振转换器，用于将两束振动方向相同的线偏振光的偏振方向同时转动相同角度，得到沿切向方向偏振的透射光；

显微物镜，用于将两束振动方向相同的线偏振光聚焦到样品表面进行干涉产生干涉条纹，并收集发出的荧光强度信号；

所述的成像光路模块包括：

工业相机，用于收集所述的荧光强度信号；

计算机，用于控制所述的离轴迈克尔逊干涉仪和扫描振镜系统，分别改变干涉条纹的相位和方向，并对采集的荧光强度信号进行数据处理和相位重构，得到超分辨图像。