[发明专利]一种非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法

权利要求书

1.一种非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法，其特征在于，通过两个垂直的偏振片使得其构成的腔体内的光线极其微弱来实现所谓的弱光场，防止不同光子之间的湮灭效应；另外，通过旋转整个光场，来观察光场中的某些被测试样对弱光场的响应，根据被测试样的响应，比如说在每个像素里面获得的变化曲线，通过对变化曲线或响应的本征拟合，从而能获得被测试样对不同光子的状态的改变，利用每一个光场点的改变的不同，形成非直观参数的灰度差，最终形成图像；由于这个图像大量的消除了衍射效应，从而使得这个图像本身具有超分辨的功能；系统装置包括依次连接的计算机（1）、电机驱动器（2）和显微镜模块，所述显微镜模块包括相机（3）、检偏器（4）、透射起偏器（9）、反射起偏器（10）和微型电机模块（13），其中透射起偏器（9）设置于显微镜透射光路的灯室（11）前，透射起偏器（9）的前方设置反射镜（8），样品（7）位于反射镜（8）和物镜（6）之间，反射起偏器（10）设置于显微镜反射光路的灯室（12）前，反射起偏器（10）的前方设置分束镜（5），分束镜（5）与相机（3）之间设置检偏器（4），该检偏器（4）与透射起偏器（9）、反射起偏器（10）在微型电机模块（13）的控制下进行旋转，微型电机模块（13）在电机驱动器（2）的驱动下工作，所述电机驱动器（2）在计算机（1）的控制下工作，所述分束镜（5）同时位于检偏器（4）与显微镜的物镜（6）之间，相机（3）与计算机（1）连接，将检测到的信息传输给计算机（1）；

反射情况下，显微镜反射光路的灯室（12）发出的光线通过反射起偏器（10）调制后由分束镜（5）反射后通过显微镜的物镜（6）照射到样品（7）上，经样品（7）反射后的光线依次通过显微镜的物镜（6）、分束镜（5）、检偏器（4）后由CCD相机（3）采集；

透射情况下，显微镜透射光路的灯室（11）发出的光线通过透射起偏器（9）调制后由反射镜（8）反射后照射到样品（7）上，透过样品（7）的光线依次通过显微镜的物镜（6）、分束镜（5）、检偏器（4）后由相机（3）采集。

2.根据权利要求1所述的一种非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法，其特征在于，所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和检偏器（4）由微型电机模块（13）控制实现三者同步转动，转动精度达到0.02°。

3.根据权利要求1所述的一种非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法，其特征在于，所述透射起偏器（9）与检偏器（4）始终保持正交偏振状态。

4.根据权利要求1所述的一种非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法，其特征在于，所述反射起偏器（10）与检偏器（4）始终保持正交偏振状态。

5.根据权利要求1所述的一种非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法，其特征在于，所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和检偏器（4）均为可见光波段的线偏振片。

6.一种基于权利要求1所述的非直观弱光场超分辨成像测量系统和方法，其特征在于，反射光路步骤如下：

步骤1、将样品（7）置于显微镜的载物台上；

步骤2、打开显微镜反射光路的灯室（12）对载物台上的样品（7）进行照明，利用相机（3）获得一幅光强图片，作为未被处理的原始图像并输入计算机（1）；

步骤3、通过电机驱动器（2）驱动微型电机（13）控制反射起偏器（10）与检偏器（4）进行同步周期性的转动，每转动固定角度，通过相机（3）采集图像，获得多幅光强图并输入计算机（1）；

步骤4、计算机（1）根据输入的光强图确定光强图的相位差和方位角；

步骤5、利用步骤4所得相位差、方位角的值分别形成灰度图像，所述灰度图像中每点的灰度值代表相位差或方位角的大小，对不同颜色进行赋值形成假彩色图像，调整成像的对比度获得样品的相位差非直观图像、方位角非直观图像；

步骤6、根据相位差、方位角，通过Mueller矩阵确定Stokes参量并进行Stokes参数非直观成像。