[发明专利]基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像方法和装置

权利要求书

1.一种基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，包括激发光路模块和成像光路模块，其特征在于：

所述激发光路模块包括依次布置的：

激光器，发出激光光束用于激发荧光；

分束与扫描系统，用于将激光光束分为独立选通或截止的四束线偏振光，并进行成像位置扫描及改变光程差；

双物镜系统，用于将激发光分成对称的两组在像面上干涉并收集荧光；

所述的成像光路模块包括依次布置的：

相位调制系统，用于将两路荧光按照s和p偏振分为四束干涉光且引入指定的相位延迟；

相机，用于收集所述的荧光强度信号；

计算机，用于控制所述的分束与扫描系统和相机，以精确的时序分别改变干涉条纹相位、方向和拍照，并处理采集的数据，得到超分辨图像。

2.根据权利要求1所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，所述分束与扫描系统包括：

第一电光调制器和第一偏振分束器，激光器发出的激光光束经过第一电光调制器调整偏振方向后被第一偏振分束器分为两路，第一电光调制器通过控制偏振方向实现两路光的选通与截止；

位于所述第一偏振分束器反射光路上的第二电光调制器和第二偏振分束器，第一偏振分束器的反射光由第二偏振分束器分为两路；

位于所述第一偏振分束器透射光路上的第三电光调制器和第三偏振分束器；第一偏振分束器的透射光由第三偏振分束器分为两路。

3.根据权利要求2所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，所述第二偏振分束器的反射光路或透射光路上设置第一压电陶瓷驱动的反射镜，用于改变改变光程差来调整干涉条纹相位；

所述第二偏振分束器的反射光路和透射光路上分别设置有第一扫描振镜和第二扫描振镜；

所述第三偏振分束器的反射光路或透射光路上设置第二压电陶瓷驱动的反射镜，用于改变改变光程差来调整干涉条纹相位；

所述第三偏振分束器的反射光路和透射光路上分别设置有第三扫描振镜和第四扫描振镜。

4.根据权利要求3所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，所述第一扫描振镜和第二扫描振镜的出射光路上设置有用于光束合束的第一分束器；

所述第三扫描振镜和第四扫描振镜的出射光路上设置有用于光束合束的第二分束器；

所述第一分束器和第二分束器的出射光被第三分束器反射和透射进入所述的双物镜系统。

5.根据权利要求4所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，所述双物镜系统包括设置在成像位置上下的下物镜和下物镜，所述第三分束器的反射光和透射光分别经下物镜和下物镜产生照明样品的干涉条纹。

6.根据权利要求5所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，设置有一漂移校正系统，所述漂移校正系统包括：监测激光器，发出940nm的监测激光；探测器，穿过所述下物镜和下物镜的监测激光汇聚在探测器上；双物镜压电调整台组，用于根据所述探测器上的光斑形状校正下物镜和下物镜姿态。

7.根据权利要求6所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，所述相位调制系统包括分别设置在下物镜荧光光路和上物镜荧光光路上的第一索雷巴比涅补偿器和第二索雷巴比涅补偿器，用于在下物镜和上物镜收集的荧光中引入可控的相位差。

8.根据权利要求1所述的基于三维照明调制的双物镜单分子荧光显微成像装置，其特征在于，所述相位调制系统的出射光路上设置有第四分束器，上下物镜收集的偏振荧光分束为上光路s干涉光、上光路p干涉光、下光路s干涉光和下光路p干涉光；

s干涉光和上光路p干涉光与下光路s干涉光和下光路p干涉光经不同的反射镜进入第四偏振分束器，下光路p光反射进入下光路、下光路s光透射进入上光路、上光路p光反射镜进入上光路、上光路s光透射进入下光路；上光路和下光路的四束干涉光被相机接收。