[发明专利]一种宽场超分辨荧光显微成像装置

权利要求书

1.一种宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，包括：

光源；

调制单元，将光源发出的光束调制为可发生干涉的两束p偏振光和两束s偏振光，并用于改变两组光束的干涉相位差；所述的调制单元包括位于光源光路上的第一二分之一波片(6)和第一分束器；并由第一分束器分束为第一p偏振光和第一s偏振光；所述第一p偏振光光路上依次设有第二二分之一波片(8)和第二分束器，所述第二分束器将光束分束为第二p偏振光和第二s偏振光，所述第二s偏振光经光路上的第一四分之一波片(12)和第一反射镜(15)成为第三p偏振光；所述第三p偏振光和第二p偏振光为在二向色镜(26)表面产生水平干涉条纹的两束p偏振光；

二向色镜(26)，两束p偏振光和两束s偏振光在其表面形成干涉条纹，并由其反射作为照射样品的结构散斑照明光，所述结构散斑照明光具有阵列分布的亮斑；

成像单元，包括将所述结构散斑照明光投影到样品的显微物镜(29)，以及用于对样品受激辐射荧光成像的相机(32)。

2.如权利要求1所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述第一s偏振光的光路上依次设置有第三二分之一波片(9)和第三分束器，并由第三分束器分束为第四p偏振光和第三s偏振光；

所述第三s偏振光经光路上设置的第二四分之一波片(13)和第二反射镜(14)变成第五偏振光；

所述第五偏振光的光路上设置有第四二分之一波片(22)，所述第四二分之一波片(22)出射的第四s偏振光与第三s偏振光为在二向色镜(26)表面产生垂直干涉条纹的两束s偏振光。

3.如权利要求2所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述的第一二分之一波片(6)、第二二分之一波片(8)和第三二分之一波片(9)的快轴与对应入射光成22.5°夹角。

4.如权利要求2所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述的第一四分之一波片(12)和第二四分之一波片(13)的快轴与入射的s偏振光成22.5°夹角。

5.如权利要求2所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，由所述第一分束器和第三分束器出射的四束光具有相等光程。

6.如权利要求2所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述的第一反射镜(15)和第二反射镜(14)分别固定相应的压电陶瓷上，所述的压电陶瓷控制反射镜移动以用于改变两组光束的干涉相位差。

7.如权利要求2所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述的第一分束器、第二分束器和第三分束器均采用偏振分束立方体。

8.如权利要求1所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述的宽场超分辨荧光显微成像装置还包括处理单元，所述处理单元根据傅里叶移频迭代算法对相机拍摄的图像进行处理，并得到宽场超分辨图像。

9.如权利要求8所述的宽场超分辨荧光显微成像装置，其特征在于，所述傅里叶移频迭代算法的处理步骤如下：

a)从所获得的n张低分辨图像I_n中选择一张作为初始样品图像I_obj；

b)利用I_obj与结构散光照明光函数P_n相乘，获得目标图像I_tn，在空间域，即有I_tn＝I_obj·P_n；

c)利用公式FT(I_tn)^updated＝FT(I_tn)+OTF·(FT(I_n)-OTF·FT(I_tn))，对I_tn进行对应的移频迭代；其中，OTF是显微物镜的光学传递函数，FT()是傅里叶变换；

d)利用傅里叶变换将FT(I_tn)^updated转换回空间域为并利用公式对初始样品图像I_obj进行迭代提升，所得的替换原来的I_obj；其中max(P)表示结构散斑照明光的最大光强值；

e)重复步骤b)～d)的操作，直至所有图像迭代完成，最后生成超分辨图像。