[发明专利]一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统，其特征在于，包括：激光器、径向偏振转换器、液晶空间光调制器、二色镜、扫描振镜、扫描透镜、筒镜、物镜、荧光滤光片、聚焦镜头、针孔、光电倍增管及控制单元，所述径向偏振转换器、所述液晶空间光调制器及所述光电倍增管均连接所述控制单元，其中：

所述激光器出射的激光光束经所述径向偏振转换器形成径向偏振光，所述径向偏振光经所述液晶空间光调制器后形成均匀相位并入射进入所述二色镜，并经所述二色镜反射后进入所述扫描振镜，再依次经所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发所述样品产生荧光光束；所述荧光光束依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜及扫描振镜后入射进入所述二色镜，并经所述二色镜透射后进入所述荧光滤光片，再经所述聚焦镜头后进入位于所述聚焦镜头焦点处的针孔，并被所述光电倍增管探测，所述光电倍增管将探测的荧光转换成电信号，以形成第一图像，记为图像I₁；

所述激光器出射的激光光束经所述径向偏振转换器形成径向偏振光，所述径向偏振光经所述液晶空间光调制器后形成0-2π螺旋相位并入射进入所述二色镜，并经所述二色镜反射后进入所述扫描振镜，再依次经所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发所述样品产生荧光光束；所述荧光光束依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜及扫描振镜后入射进入所述二色镜，并经所述二色镜透射后进入所述荧光滤光片，再经所述聚焦镜头后进入位于所述聚焦镜头焦点处的针孔，并被所述光电倍增管探测，所述光电倍增管将探测的荧光转换成电信号，以形成第二图像，记为图像I₂；

根据所述第一图像及所述第二图像得到基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像，所述基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像I₃＝I₁-c×I₂，c为消减系数。

2.如权利要求1所述的基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统，其特征在于，所述针孔的直径取值为0.3倍像方艾里斑直径。

3.如权利要求1所述的基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统，其特征在于，所述消减系数为0.815。

4.一种如权利要求1所述的基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统的成像方法，其特征在于，包括下述步骤：

所述激光器出射的激光光束经所述径向偏振转换器形成径向偏振光，所述径向偏振光经所述液晶空间光调制器后形成均匀相位并入射进入所述二色镜，并经所述二色镜反射后进入所述扫描振镜，再依次经所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发所述样品产生荧光光束；所述荧光光束依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜及扫描振镜后入射进入所述二色镜，并经所述二色镜透射后进入所述荧光滤光片，再经所述聚焦镜头后进入位于所述聚焦镜头焦点处的针孔，并被所述光电倍增管探测，所述光电倍增管将探测的荧光转换成电信号，以形成第一图像，记为图像I₁，所述径向偏振转换器在入射的激光光束中引入径向偏振光，所述液晶空间光调制器在入射的激光光束上引入均匀相位；

所述激光器出射的激光光束经所述径向偏振转换器形成径向偏振光，所述径向偏振光经所述液晶空间光调制器后形成0-2π螺旋相位并入射进入所述二色镜，并经所述二色镜反射后进入所述扫描振镜，再依次经所述扫描透镜、所述筒镜及所述物镜后聚焦于样品处，并激发所述样品产生荧光光束；所述荧光光束依次经所述物镜、所述筒镜、所述扫描透镜及扫描振镜后入射进入所述二色镜，并经所述二色镜透射后进入所述荧光滤光片，再经所述聚焦镜头后进入位于所述聚焦镜头焦点处的针孔，并被所述光电倍增管探测，所述光电倍增管将探测的荧光转换成电信号，以形成第二图像，记为图像I₂；

根据所述第一图像及所述第二图像得到基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像，所述基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦图像I₃＝I₁-c×I₂，c为消减系数。

5.如权利要求4所述的基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统的成像方法，其特征在于，所述针孔的直径取值为0.3倍像方艾里斑直径。

6.如权利要求4所述的基于径向偏振光的高分辨差分共聚焦成像系统的成像方法，其特征在于，所述消减系数为0.815。