1.一种基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的装置,其特征在于,包括:聚焦物镜、光束变换透镜单元、二维振镜、二向色镜、聚焦透镜单元、针孔组件、多面体棱镜、探测器、频率调制器,
其中,所述频率调制器、所述二向色镜、所述多面体棱镜以及所述二维振镜沿第一光轴线依次设置,
所述二维振镜、所述光束变换透镜单元、所述聚焦物镜沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置,
所述二向色镜、所述聚焦透镜单元、所述针孔组件以及所述探测器沿与所述第一光轴线垂直的第三光轴线依次设置,
所述聚焦透镜单元包括一个透镜或多个透镜的组合。
2.一种基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,利用权利要求1所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的装置,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将所述频率调制器、所述二向色镜、所述多面体棱镜以及所述二维振镜沿第一光轴线依次设置;
步骤2,将所述二维振镜、所述光束变换透镜单元、所述聚焦物镜、样品沿与所述第一光轴线垂直的第二光轴线依次设置;
步骤3,将所述二向色镜、所述聚焦透镜单元、所述针孔组件以及所述探测器沿与所述第一光轴线垂直的第三光轴线依次设置,其中,所述聚焦透镜单元面对所述二向色镜的反射面;
步骤4,入射光束经过所述频率调制器后,输出多束具有不同载频的平行光;
步骤5,多束具有不同载频的所述平行光经过所述二向色镜进入所述多面体棱镜后,输出多束折射光束;
步骤6,多束所述折射光束经过所述二维振镜、所述光束变换透镜单元、所述聚焦物镜后在所述样品上产生多个聚焦光斑;
步骤7,所述多个聚焦光斑激发所述样品产生荧光,形成多个与所述聚焦光斑对应的荧光光斑;
步骤8,所述荧光光斑经过所述聚焦物镜、所述光束变换透镜单元、所述二维振镜、所述多面体棱镜、所述二向色镜、所述聚焦透镜单元后,在所述针孔组件上形成一个荧光聚焦光斑,并被所述探测器接收;
步骤9,利用频率解调算法,并通过分析所述探测器上多个所述荧光聚焦光斑的强度并随着所述二维振镜的扫描变化,可以区分出多个具有不同调制频率的焦点各自激发的荧光信号,从而重构出反映样品信息的二维图像。
3.根据权利要求2所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,其特征在于:
其中,所述多面体棱镜为具有底面和多个棱面的柱体,其横截面为多边形,所述光束的方向与所述底面垂直且所述光束先进入所述底面,所述聚焦光斑为一维阵列分布,所述聚焦光斑的数量与所述棱面的数量相同。
4.根据权利要求2所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,其特征在于:
其中,所述光束变换透镜单元用于光束变换,将从所述多面体棱镜出射的多束所述折射光始终充满所述聚焦物镜的入瞳,实现所述聚焦物镜的最佳成像性能,
所述光束变换透镜单元包括两个光束变换透镜或多个光束变换透镜的组合。
5.根据权利要求2所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,其特征在于:
其中,多个所述聚焦光斑的位置由所述多面体棱镜的折射率、所述聚焦物镜的焦距以及所述棱面与所述底面的角度决定。
6.根据权利要求5所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,其特征在于:
其中,所述多面体棱镜的横截面为三角形的三棱镜时,所述三角形包括底边、第一棱边以及第二棱边,所述聚焦物镜对来自所述第一棱边、所述第二棱边的所述折射光束进行聚焦后在所述样品上得到第一聚焦光斑、第二聚焦光斑,
所述第一聚焦光斑与所述第二光轴线的距离h1表达式为:
h1=fsin[asin(nsinθ1-θ1)]
所述第二聚焦光斑与所述第二光轴线的距离h2表达式为:
h2=fsin[asin(nsinθ2-θ2)]
θ1为所述第一棱边与所述底边的夹角,θ2为所述第二棱边与所述底边的夹角,n为所述三棱镜的折射率,f为所述聚焦物镜的焦距。
7.根据权利要求2所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,其特征在于:
其中,当所述多面体棱镜为具有底面和多个棱面的锥棱镜,所述底面与所述光束方向垂直,所述聚焦光斑为二维阵列分布,所述聚焦光斑的数量与所述棱面的数量相同。
8.根据权利要求2所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的方法,其特征在于:
其中,所述二向色镜与所述入射光束的夹角为45度。
9.一种多焦点共焦扫描显微镜,其特征在于,包括:
权利要求1所述的基于多面体棱镜与频率调制的高速扫描成像的装置。