[發明專利]一種非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法

在審

• 申請號: 201710435349.1
• 申請日: 2017-06-11
• 公開（公告）號: CN107121414A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 劉學峰
• 申請（專利權）人: 湖北器長光電股份有限公司
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G02B21/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法，其特征在于，通過兩個垂直的偏振片使得其構成的腔體內的光線極其微弱來實現所謂的弱光場，防止不同光子之間的湮滅效應；另外，通過旋轉整個光場，來觀察光場中的某些被測試樣對弱光場的響應，根據被測試樣的響應，比如說在每個像素里面獲得的變化曲線，通過對變化曲線或響應的本征擬合，從而能獲得被測試樣對不同光子的狀態的改變，利用每一個光場點的改變的不同，形成非直觀參數的灰度差，最終形成圖像；由于這個圖像大量的消除了衍射效應，從而使得這個圖像本身具有超分辨的功能；系統裝置包括依次連接的計算機（1）、電機驅動器（2）和顯微鏡模塊，所述顯微鏡模塊包括相機（3）、檢偏器（4）、透射起偏器（9）、反射起偏器（10）和微型電機模塊（13），其中透射起偏器（9）設置于顯微鏡透射光路的燈室（11）前，透射起偏器（9）的前方設置反射鏡（8），樣品（7）位于反射鏡（8）和物鏡（6）之間，反射起偏器（10）設置于顯微鏡反射光路的燈室（12）前，反射起偏器（10）的前方設置分束鏡（5），分束鏡（5）與相機（3）之間設置檢偏器（4），該檢偏器（4）與透射起偏器（9）、反射起偏器（10）在微型電機模塊（13）的控制下進行旋轉，微型電機模塊（13）在電機驅動器（2）的驅動下工作，所述電機驅動器（2）在計算機（1）的控制下工作，所述分束鏡（5）同時位于檢偏器（4）與顯微鏡的物鏡（6）之間，相機（3）與計算機（1）連接，將檢測到的信息傳輸給計算機（1）；

反射情況下，顯微鏡反射光路的燈室（12）發出的光線通過反射起偏器（10）調制后由分束鏡（5）反射后通過顯微鏡的物鏡（6）照射到樣品（7）上，經樣品（7）反射后的光線依次通過顯微鏡的物鏡（6）、分束鏡（5）、檢偏器（4）后由CCD相機（3）采集；

透射情況下，顯微鏡透射光路的燈室（11）發出的光線通過透射起偏器（9）調制后由反射鏡（8）反射后照射到樣品（7）上，透過樣品（7）的光線依次通過顯微鏡的物鏡（6）、分束鏡（5）、檢偏器（4）后由相機（3）采集。

2.根據權利要求1所述的一種非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法，其特征在于，所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）由微型電機模塊（13）控制實現三者同步轉動，轉動精度達到0.02°。

3.根據權利要求1所述的一種非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法，其特征在于，所述透射起偏器（9）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態。

4.根據權利要求1所述的一種非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法，其特征在于，所述反射起偏器（10）與檢偏器（4）始終保持正交偏振狀態。

5.根據權利要求1所述的一種非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法，其特征在于，所述反射起偏器（10）、透射起偏器（9）和檢偏器（4）均為可見光波段的線偏振片。

6.一種基于權利要求1所述的非直觀弱光場超分辨成像測量系統和方法，其特征在于，反射光路步驟如下：

步驟1、將樣品（7）置于顯微鏡的載物臺上；

步驟2、打開顯微鏡反射光路的燈室（12）對載物臺上的樣品（7）進行照明，利用相機（3）獲得一幅光強圖片，作為未被處理的原始圖像并輸入計算機（1）；

步驟3、通過電機驅動器（2）驅動微型電機（13）控制反射起偏器（10）與檢偏器（4）進行同步周期性的轉動，每轉動固定角度，通過相機（3）采集圖像，獲得多幅光強圖并輸入計算機（1）；

步驟4、計算機（1）根據輸入的光強圖確定光強圖的相位差和方位角；

步驟5、利用步驟4所得相位差、方位角的值分別形成灰度圖像，所述灰度圖像中每點的灰度值代表相位差或方位角的大小，對不同顏色進行賦值形成假彩色圖像，調整成像的對比度獲得樣品的相位差非直觀圖像、方位角非直觀圖像；

步驟6、根據相位差、方位角，通過Mueller矩陣確定Stokes參量并進行Stokes參數非直觀成像。