【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及超分辨成像领域，特别是涉及一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置。
技术介绍
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技术介绍
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1、共焦显微成像技术自1950年代由minsky提出以来，已广泛应用于生物医学、材料科学等领域。传统共焦显微装置通过在探测器前设置针孔，有效屏蔽焦点外的散射光，增强成像对比度，并抑制旁瓣。然而，由于受到光学衍射极限的制约，共焦显微镜的分辨率仍无法突破物理极限。
2、近年来，光瞳滤波技术作为一种光学超分辨技术，因其能够通过调制光瞳函数来改变成像系统的衍射特性，已成为提高显微成像分辨率的重要手段。光瞳滤波器按调制方式可分为振幅型、相位型和复振幅型。相较于振幅型光瞳滤波器，采用相位型或复振幅型光瞳滤波器能够减少能量损耗，保持较高的光强，提升成像质量。
3、现有的光瞳滤波器多数是通过旋转双折射元件或偏振片的方式来调节系统的分辨能力，这种方式通常需要额外的机械装置，且调节过程相对缓慢，不能实时适应不同的成像需求。此外，现有的光瞳滤波器大多数无法实现较为连续的相位分布，因此其应用受到一定限制。
4、随着液晶空间光调制技术的发展，液晶器件作为一种具有良好调节性能的光瞳滤波元件，已经被广泛关注。液晶器件通过外加电场调节其相位延迟的特性，能够实现对入射光的精确控制。基于液晶器件的双折射光瞳滤波器，具有较好的可调性和连续性，因此成为了提升光学成像分辨率的潜在方案。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、为了解决现有技术中光瞳滤
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，包括光源、准直扩束装置、照明针孔、分束镜、液晶径向双折射光瞳滤波器、显微物镜、样品、成像透镜、成像针孔、探测器、电压驱动装置和pc控制装置。
3、光源发出的光经准直扩束装置和照明针孔形成点光源照明，经过显微物镜聚焦在样品表面，从样品表面返回的光沿原路径返回，经分束镜分离并通过成像透镜、液晶径向双折射光瞳滤波器和成像针孔聚焦于探测器上，液晶径向双折射光瞳滤波器用于调制系统的光瞳函数，实现超分辨，成像针孔用于滤除焦平面以外的信号。
4、进一步地，上述装置通过电压驱动装置调节液晶径向双折射光瞳滤波器的电压分布，形成圆对称的电场分布，液晶层中的液晶分子在电场的作用下发生偏转，产生径向连续的相位分布，从而对系统的光瞳函数进行调制，根据不同的成像需求，选择不同的光瞳函数，实现超分辨成像。
5、进一步地，通过调节液晶径向双折射光瞳滤波器的电压来产生不同的光瞳函数，具体为：通过下述公式(1)计算液晶径向双折射光瞳滤波器的光瞳函数：
6、p(r)＝p*l*p＝cos[δ(r)/2]+j sin[δ(r)/2]cos(2θ) (1)
7、其中，p(r)是液晶径向双折射光瞳滤波器产生的光瞳函数，l为径向双折射元件的琼斯矩阵，p为偏振片的琼斯矩阵，偏振片的偏振方向沿x轴，θ为双折射元件光轴与x轴的夹角，δ(r)为光通过该双折射元件产生的相位差。
8、进一步地，设双折射元件在边缘径向半径为r处相当于一个全波片，中心处相当于一个半波片，相位延迟分布为理想透镜的二次分布函数。在此基础上变化参数，光瞳滤波器产生的光瞳函数可由下述公式(2)计算：
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10、其中，p(r)是液晶径向双折射光瞳滤波器产生的光瞳函数，p1、p2、θ为可变的参量，r为双折射元件的半径。
11、另一方面，本专利技术提供了一种上述的基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置的超分辨成像方法，具体为：通过pc控制装置输入成像需求以及系统参数，在实验数据构建的电压与光瞳函数互相对应的数据库中搜索所述成像需求对应的电压参数，继而控制电压驱动装置输出对应的驱动电压，利用输出的驱动电压控制液晶器件的电极上电压的幅值、相位和频率，进而实现满足成像需求的相位分布，从而对系统的光瞳函数进行调制，继而pc控制装置控制探测器采集数据，实现对样品的超分辨成像。
12、本专利技术的有益效果是：通过电压驱动装置控制液晶径向双折射光瞳滤波器驱动电压的振幅、频率和相位实现对液晶径向双折射光瞳滤波器的相位分布的控制，从而对系统光瞳函数进行调制，进而分别实现横向超分辨、轴向超分辨和三维超分辨。这种无机械移动的特性使得共焦显微装置更加灵活和稳定，且液晶径向双折射光瞳滤波器结构简单，操控方便，具有更低的制备成本。
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1.一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，包括光源、准直扩束装置、照明针孔、分束镜、液晶径向双折射光瞳滤波器、显微物镜、样品、成像透镜、成像针孔、探测器、电压驱动装置和PC控制装置，其特征在于：通过电压驱动装置调节液晶径向双折射光瞳滤波器的电压分布，液晶分子在电场的作用下发生偏转，产生连续的相位分布，从而对系统的光瞳函数进行调制，根据不同的成像需求，选择不同的光瞳函数，实现超分辨成像。
2.根据权利要求1所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，所述的可调径向双折射光瞳滤波器由第一偏振片、径向双折射元件、第二偏振片构成。
3.根据权利要求2所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，所述液晶径向双折射光瞳滤波器产生的光瞳函数可由下式计算：
4.根据权利要求2所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，所述的径向双折射元件采用液晶透镜，液晶透镜由第一透明基板、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二透明基板、绝缘层和第三透明基板。第一透明基板单面镀有透明导电膜，第二透明基板
5.根据权利要求4所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，液晶透镜中的电极材料可选用氧化铟锡、石墨烯、金属纳米线、碳纳米管、导电聚合物、银、铜和铝薄膜等，取向层的材料为摩擦取向剂PI，液晶层的材料为正性向列相液晶。
6.一种上述的基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置的超分辨成像方法，其特征在于，所述方法包括：通过PC控制装置输入成像需求以及系统参数，在实验数据构建的电压与光瞳函数互相对应的数据库中搜索所述成像需求对应的电压参数，继而控制电压驱动装置输出对应的驱动电压，利用输出的驱动电压控制液晶器件的电极上电压的幅值、相位和频率，进而实现满足成像需求的相位分布，从而对系统的光瞳函数进行调制，实现对样品的超分辨成像，继而PC控制装置控制探测器采集数据。
...【技术特征摘要】
1.一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，包括光源、准直扩束装置、照明针孔、分束镜、液晶径向双折射光瞳滤波器、显微物镜、样品、成像透镜、成像针孔、探测器、电压驱动装置和pc控制装置，其特征在于：通过电压驱动装置调节液晶径向双折射光瞳滤波器的电压分布，液晶分子在电场的作用下发生偏转，产生连续的相位分布，从而对系统的光瞳函数进行调制，根据不同的成像需求，选择不同的光瞳函数，实现超分辨成像。
2.根据权利要求1所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，所述的可调径向双折射光瞳滤波器由第一偏振片、径向双折射元件、第二偏振片构成。
3.根据权利要求2所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，所述液晶径向双折射光瞳滤波器产生的光瞳函数可由下式计算：
4.根据权利要求2所述的一种基于可调径向双折射光瞳滤波器的共焦显微装置，其特征在于，所述的径向双折射元件采用液晶透镜，液晶透镜由第一透明基板、第...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓西，孙祥伟，谢林，汪平河，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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