本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光學(xué)超分辨快速成像裝置及成像方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)顯微鏡具有非接觸、無損傷的特點，可對活體組織對象成像，一直是生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的重要研究工具。但隨著生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，顯微鏡往往被要求納米級別的分辨率，并且能夠觀察100nm以下活體對象的原位動態(tài)圖像，從而更好地觀察病毒引起病變與導(dǎo)致死亡的過程。但是傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的成像分辨率受阿貝爾衍射極限的限制，分辨率極限約為200nm，不能滿足上述要求，突破衍射極限光學(xué)領(lǐng)域十分重要的一個課題。目前，掃描電子顯微鏡(sem)、透射電子顯微鏡(tem)、原子力學(xué)顯微鏡(afm)、近場光學(xué)顯微鏡(snow)等儀器可以觀察尺寸小于光學(xué)衍射極限的物體，但是sem與tem需要在真空環(huán)境下工作，很難觀察活體樣品，afm與snow無法實時、直接觀察物體，所以以上方法并不適合用來實現(xiàn)活體對象的無損、原位動態(tài)觀測。

利用可見光作為光源，獲取的顯微圖像可以同時反映被觀測物體的顏色、透明度等信息，具有直觀性，所以光學(xué)顯微的成像手段依舊在顯微觀測領(lǐng)域具有不可替代的地位。因此，基于可見光的超分辨技術(shù)的成像方法與裝置，對生物、材料等微觀對象的無損、原位動態(tài)檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

微球透鏡具有放大效果，并且能夠收集被限制在物體表面近場的倏逝波，為獲取光學(xué)超分辨成像的研究提供了一種簡單、實時、直接的方法，按照使用方法的不同可以分為半浸沒法與全浸沒法，如圖1～2所示。2013年，曼徹斯特大學(xué)科研團(tuán)隊將直徑為100μm的batio3微球透鏡與100×的顯微鏡鏡頭浸沒在水中，可以觀察到75nm的腺病毒，通過理論研究發(fā)現(xiàn)微球可以把含有高頻信息的近場倏逝波轉(zhuǎn)化為傳播波，微球的納米光子噴射能提供足夠的能量將可傳播波傳送到微球外面，而消逝波沒有衍射極限，所以可以在遠(yuǎn)場形成超分辨成像。利用微球透鏡超分辨成像的方法具有實驗材料簡便易得、操作過程相對簡單、能夠?qū)崟r觀測等優(yōu)點，已經(jīng)成為光學(xué)超分辨顯微成像的研究熱點。

微球透鏡的使用方式是將其播撒在觀察對象的表面，被微球灑落到的區(qū)域能夠采集到超分辨圖像，但是，目前的播撒的方式是無序不可控的，無法精確控制微球透鏡的位置對特定樣品區(qū)域觀察，難以對樣品連續(xù)區(qū)域進(jìn)行觀測，實驗測量結(jié)果不易重復(fù)，并且灑落的微球可能會破壞樣品表面結(jié)構(gòu)，易造成樣品的損傷與污染。

將微球透鏡封裝在su-8光刻膠中也是一種對微球透鏡的控制方法，其封裝過程如圖3所示，先制作出一層厚度為h1的光刻膠，再在已經(jīng)制作出的光刻膠層上播撒微球透鏡，然后用厚度為h2的光刻膠層將微球透鏡封裝住。光刻膠可以固定微球的位置，降低了微球分布的無序性；并且封裝有微球的光刻膠薄膜可以被反復(fù)多次使用，使實驗具有可重復(fù)性；操作光刻膠薄膜的方式也較為方便，只需將光刻膠薄膜貼附在樣片表面上即可。但仍然存在部分問題：制作過程中，光刻膠薄膜厚度不易控制，一旦制成，便無法改變，影響微球透鏡成像效果的調(diào)節(jié)性；只適用于平面結(jié)構(gòu)，不能三維成像，難以觀察表面起伏的樣品，無法用于觀察活體樣品；微球的分布仍然是分散的，無法對連續(xù)區(qū)域進(jìn)行觀測。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種實現(xiàn)樣品任意區(qū)域超分辨成像、且避免對樣品表面的損傷光學(xué)超分辨快速成像裝置及成像方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)超分辨快速成像裝置及成像方法，其能夠合理地控制、精確地位移與定位微球透鏡，可實現(xiàn)樣品任意區(qū)域超分辨成像，且避免對樣品表面的損傷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下：

一種光學(xué)超分辨快速成像裝置，所述光學(xué)超分辨快速成像裝置包括：

樣品臺，用于承載待觀察對象；

若干單手操作模塊，包括精密滑臺及固定安裝于精密滑臺上的機(jī)械手，所述機(jī)械手用于控制微球透鏡對待觀察對象進(jìn)行觀測，所述精密滑臺用于控制機(jī)械手的精確定位與位移；

顯微鏡頭，用于觀察操作過程及成像效果以得到光學(xué)超分辨成像信息。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述樣品臺包括二維運動的xy軸精密滑臺以及固定安裝于xy軸精密滑臺上方的樣品基板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述精密滑臺為三維精密滑臺，包括沿x軸運動的x軸精密滑臺、沿y軸運動的y軸精密滑臺、以及沿z軸運動的z軸精密滑臺。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)械手包括固定底座、固定于固定底座上的微型針管、填充于微型針管內(nèi)的溫敏凝膠、位于微型針管內(nèi)用于擠出或吸入溫敏凝膠的活塞、固定安裝于微型針管上用于對溫敏凝膠進(jìn)行加熱的電熱阻絲，所述溫敏凝膠根據(jù)自身的溫度實現(xiàn)固-液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，微型針管利用端部溢出的溫敏凝膠對微球透鏡進(jìn)行控制。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)械手還包括與微型針管導(dǎo)熱連接的溫度傳感器，根據(jù)溫度傳感器判斷溫敏凝膠的溫度大于或小于其轉(zhuǎn)變溫度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)械手還包括固定于微型針管內(nèi)的壓電陶瓷，所述壓電陶瓷固定于活塞和固定底座之間，壓電陶瓷根據(jù)施加的電信號伸長或收縮以驅(qū)動活塞在微型針管內(nèi)運動。

相應(yīng)地，一種光學(xué)超分辨快速成像裝置的成像方法，所述成像方法包括：

控制三維精密滑臺和樣品臺，使機(jī)械手的端部位于樣品臺上待觀察對象上方；

驅(qū)動三維精密滑臺上的機(jī)械手的頂端拾取并固定微球透鏡；

若干機(jī)械手相互之間協(xié)作，利用三維精密滑臺控制微球透鏡與待觀察對象之間的距離，通過顯微鏡頭掃描待觀察對象連續(xù)區(qū)域以進(jìn)行三維成像。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，“利用三維精密滑臺控制微球透鏡”包括：

控制z軸精密滑臺，調(diào)整微球透鏡到待觀察對象表面的距離，使成像變清晰，從而觀測到表面非平面的樣品；和/或

控制x軸精密滑臺和y軸精密滑臺，使微球透鏡在待觀察對象表面進(jìn)行二維運動，對待觀察對象表面進(jìn)行掃描。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述成像方法還包括：

掃描結(jié)束后，將顯微鏡頭采集到的圖像拼接在一起，得到待觀察對象表面完整的光學(xué)超分辨成像信息。

本發(fā)明的有益效果是：

通過三維精密滑臺控制微球，操作方便、靈活；可以調(diào)節(jié)微球到待觀察對象表面的距離，調(diào)節(jié)超分辨成像效果，同時可以控制微球沿著待觀察對象表面掃描觀察，實現(xiàn)三維成像；多機(jī)械手協(xié)調(diào)操作，可對連續(xù)區(qū)域顯微成像，提高實驗效率；通過掃描成像的方式，可以對大面積區(qū)域進(jìn)行觀察。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半浸沒法光學(xué)超分辨成像示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中全浸沒法光學(xué)超分辨成像示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中光刻膠封裝微球透鏡示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實施方式中機(jī)械手的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明第一實施方式中機(jī)械手拾取并固定微球透鏡的原理圖；

圖6為本發(fā)明第二實施方式中光學(xué)超分辨快速成像裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明第二實施方式中光學(xué)超分辨快速成像裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明第二實施方式中光學(xué)超分辨快速成像裝置的另一立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明第二實施方式中單指操作模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明第二實施方式中樣品臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明第二實施方式中的三維成像過程示意圖；

圖12為本發(fā)明第二實施方式中的掃描成像原理圖；

圖13a為本發(fā)明第二實施方式中的四微球透鏡陣列組合電鏡圖；

圖13b為本發(fā)明第二實施方式中的四微球透鏡陣列掃描成像電鏡圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參圖4、圖5所示，本發(fā)明第一實施方式中公開了一種用于超分辨成像的機(jī)械手，該機(jī)械手10包括：固定底座11、固定于固定底座上的微型針管12、填充于微型針管內(nèi)的溫敏凝膠13、位于微型針管內(nèi)用于擠出或吸入溫敏凝膠的活塞14、固定安裝于微型針管上用于對溫敏凝膠進(jìn)行加熱的電熱阻絲15，溫敏凝膠13根據(jù)自身的溫度實現(xiàn)固-液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，微型針管12利用端部溢出的溫敏凝膠對微球透鏡進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，本實施方式中機(jī)械手還包括與微型針管12導(dǎo)熱連接的溫度傳感器16，以及固定于微型針管12內(nèi)的壓電陶瓷17。溫度傳感器16用于獲取溫敏凝膠13的溫度以判斷該溫度與固-液轉(zhuǎn)變溫度的大小關(guān)系。壓電陶瓷17固定于活塞14和固定底座11之間，壓電陶瓷17根據(jù)施加的電信號伸長或收縮以驅(qū)動活塞14在微型針管12內(nèi)運動。

本實施方式中的溫敏凝膠13包括兩種狀態(tài)：

第一狀態(tài)，溫敏凝膠的溫度大于轉(zhuǎn)變溫度時呈液態(tài)，液態(tài)的溫敏凝膠具有粘附性，利用液態(tài)的溫敏凝膠粘附微球透鏡；

第二狀態(tài)，溫敏凝膠的溫度小于轉(zhuǎn)變溫度時呈固態(tài)，固態(tài)的溫敏凝膠對粘附于其上的微球透鏡產(chǎn)生緊固作用。

具體地，本實施方式中的固定底座11包括用于固定安裝的第一固定部111、與第一固定部平行的第二固定部112、以及兩個連接第一固定部和第二固定部的連接部113，第二固定部上設(shè)有通孔(未標(biāo)號)，微型針管12貫穿第二固定部112上的通孔且與第一固定部111固定安裝。

微型針管12包括圓筒狀的第一部121及圓錐狀的第二部122，第一部121和第二部122固定且相互連通設(shè)置，第一部121固定安裝于固定底座11上，第二部122的頂端具有開口。且第一部121和第二部122之間具有一呈鈍角的夾角，且第二部122沿第一部121向下彎折設(shè)置。

相應(yīng)地，本實施方式中一種用于超分辨成像的機(jī)械手的操作方法，包括：

s1、利用電熱阻絲加熱溫敏凝膠，使溫敏凝膠的溫度大于轉(zhuǎn)變溫度呈液態(tài)，對壓電陶瓷施加電信號使壓電陶瓷伸長以驅(qū)動微型針管內(nèi)的活塞，將微型針管內(nèi)的溫敏凝膠推出，利用液態(tài)的溫敏凝膠粘附微球透鏡；

s2、停止電熱阻絲對溫敏凝膠的加熱，使溫敏凝膠的溫度冷卻至小于轉(zhuǎn)變溫度呈固態(tài)，固態(tài)的溫敏凝膠對粘附于其上的微球透鏡產(chǎn)生緊固作用，通過機(jī)械手對微球透鏡進(jìn)行操作。

進(jìn)一步地，該操作方法還包括：

s3、操作結(jié)束后利用電熱阻絲加熱溫敏凝膠，使溫敏凝膠的溫度大于轉(zhuǎn)變溫度呈液態(tài)，去除對壓電陶瓷施加的電信號，壓電陶瓷收縮為初始狀態(tài)，帶動活塞后移，將溫敏凝膠被吸入微型針管內(nèi)。

在本發(fā)明的一具體實施例中，機(jī)械手的微型針管12由激光復(fù)熱拉伸技術(shù)制成，微型針管12被固定安裝在固定底座11上，微型針管12中充填有溫敏凝膠13，溫敏凝膠13會根據(jù)自身的溫度實現(xiàn)固-液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度約為20℃，溫敏凝膠13受熱處于液態(tài)時具有粘附性，利用液態(tài)凝膠粘附微球透鏡，冷卻后產(chǎn)生緊固作用從而實現(xiàn)“拾取”微球透鏡。

利用機(jī)械手拾取微球透鏡時，先利用電熱阻絲15加熱溫敏凝膠13，使溫度達(dá)到20℃以上，使其變?yōu)橐簯B(tài)，用溫度傳感器16控制加熱溫度，再給壓電陶瓷17施加電信號，使壓電陶瓷17產(chǎn)生伸長變形，活塞14被推移向前，將溫敏凝膠13從微型針管12推出，利用溢出的溫敏凝膠粘附微球透鏡，停止電熱阻絲15對溫敏凝膠13的加熱，待溫敏凝膠13冷卻至室溫(低于20℃)，溫敏凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，對粘附于其上的微球透鏡產(chǎn)生緊固作用，從而“夾緊”微球，在此之后，便可以通過機(jī)械手對微球透鏡完成拾取與移動等操作。

由于溫敏凝膠13與微球透鏡連接部分的面積很小，對通過微球透鏡的光路影響很小，所以對光學(xué)超分辨成像的效果影響很小。使用溫溫敏凝膠“夾持”微球透鏡，可靠性較高，可以突破液體的表面張力，實現(xiàn)對微球透鏡的跨介質(zhì)操作；同時，微型針管的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)入液體后不易產(chǎn)生變形，穩(wěn)定性高。

當(dāng)操作結(jié)束后，繼續(xù)利用電熱阻絲15加熱溫敏凝膠13，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，具有流動性，不再對微球透鏡產(chǎn)生緊固作用，微球透鏡可以很容易地從溫敏凝膠13上取下，停止對壓電陶瓷17的供電，使它的形狀收縮為初始狀態(tài)，帶動活塞14后移，同時溫敏凝膠13被吸入微型針管12內(nèi)。使用溫敏凝膠操作微球，可以實現(xiàn)微球透鏡的快速更換。

本實施方式中溫敏凝膠的溢出量由壓電陶瓷的伸長量控制，該機(jī)械手可以根據(jù)不同尺寸的微球透鏡，精確控制溢出的溫敏凝膠，實現(xiàn)在能夠穩(wěn)定拾取微球的同時，使溫敏凝膠的溢出量最少，從而減小微球透鏡與溫敏凝膠之間的粘附面積，較少對成像效果的影響。

溫敏凝膠的控制方式，使得更換微球透鏡的操作十分快捷方便，并且使用過程不會對微球產(chǎn)生損傷，所使用的微球可以被重復(fù)使用。

該操作手能夠操作直徑50μm以下的微球透鏡等小尺寸微對象，小尺寸的微球透鏡具有更好的成像效果。

機(jī)械手這種凝膠的操作方式，可以對微球透鏡進(jìn)行快捷的拾取和釋放，而且凝固后微球透鏡的粘接度很牢，觀察時不容易掉，適合在液體中觀察對象，現(xiàn)有技術(shù)中真空吸附的方式就不適合在液體里進(jìn)行觀察。

由該實施方式可以看出，通過溫敏凝膠來夾取微球透鏡，不會對微球產(chǎn)生損傷，微球透鏡可重復(fù)利用；機(jī)械手加持效果可靠，可以克服液體的表面張力實現(xiàn)跨介質(zhì)操作，微型針管剛度足夠，受液體表面張力產(chǎn)生的變形??；通過溫度控制溫敏凝膠的狀態(tài)，簡單方便；使用壓電陶瓷控制溫敏凝膠的溢出量，精確可靠；機(jī)械手能夠操作尺寸很小的對象，微球透鏡尺寸越小，超分辨成像效果越好；使用時能夠避免對樣品造成損傷。

參圖6～圖10所示，本發(fā)明第二實施方式中還公開了一種光學(xué)超分辨快速成像裝置，該光學(xué)超分辨快速成像裝置包括：

樣品臺2，用于承載待觀察對象；

若干單手操作模塊1，包括精密滑臺及固定安裝于精密滑臺上的機(jī)械手，機(jī)械手用于控制微球透鏡對待觀察對象進(jìn)行觀測，精密滑臺用于控制機(jī)械手的精確定位與位移；

顯微鏡頭3，用于觀察操作過程及成像效果以得到光學(xué)超分辨成像信息。

優(yōu)選地，樣品臺2包括二維運動的xy軸精密滑臺22以及固定安裝于xy軸精密滑臺上方的樣品基板21。

優(yōu)選地，單手操作模塊1中的精密滑臺為三維精密滑臺，包括沿x軸運動的x軸精密滑臺11、沿y軸運動的y軸精密滑臺12、以及沿z軸運動的z軸精密滑臺13，機(jī)械手固定安裝于該三維精密滑臺上。

本實施方式中的機(jī)械手包括固定底座、固定于固定底座上的微型針管、填充于微型針管內(nèi)的溫敏凝膠、與微型針管導(dǎo)熱連接的溫度傳感器、位于微型針管內(nèi)用于擠出或吸入溫敏凝膠的活塞、固定于微型針管內(nèi)的壓電陶瓷、固定安裝于微型針管上用于對溫敏凝膠進(jìn)行加熱的電熱阻絲，所述溫敏凝膠根據(jù)自身的溫度實現(xiàn)固-液態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，微型針管利用端部溢出的溫敏凝膠對微球透鏡進(jìn)行控制。該機(jī)械手與前述實施方式圖4、圖5中的機(jī)械手完全相同，此處不再進(jìn)行贅述。

優(yōu)選地，本實施方式中的成像裝置包括四個均勻分布于樣品臺四周單手操作模塊，當(dāng)然，在其他實施方式中單手操作模塊也可以設(shè)置為其他數(shù)量，排布方式也可以根據(jù)需要進(jìn)行不同設(shè)計。

相應(yīng)地，本實施方式中一種光學(xué)超分辨快速成像裝置的成像方法，包括：

控制三維精密滑臺和樣品臺，使機(jī)械手的端部位于樣品臺上待觀察對象上方；

驅(qū)動三維精密滑臺上的機(jī)械手的頂端拾取并固定微球透鏡；

若干機(jī)械手相互之間協(xié)作，利用三維精密滑臺控制微球透鏡與待觀察對象之間的距離，通過顯微鏡頭掃描待觀察對象連續(xù)區(qū)域以進(jìn)行三維成像。

其中，利用三維精密滑臺控制微球透鏡包括：

控制z軸精密滑臺，調(diào)整微球透鏡到待觀察對象表面的距離，使成像變清晰，從而觀測到表面非平面的樣品；和/或

控制x軸精密滑臺和y軸精密滑臺，使微球透鏡在待觀察對象表面進(jìn)行二維運動，對待觀察對象表面進(jìn)行掃描。

進(jìn)一步地，該成像方法還包括：

掃描結(jié)束后，將顯微鏡頭采集到的圖像拼接在一起，得到待觀察對象表面完整的光學(xué)超分辨成像信息。

對于微球透鏡的拾取和固定詳參第一實施方式，此處不再進(jìn)行詳細(xì)說明。

機(jī)械手安裝在三維精密滑臺上，通過控制三維精密滑臺可以實現(xiàn)機(jī)械手的精確定位與位移，可以精確移動與定位微球透鏡的位置，從而對待觀察對象表面特定的區(qū)域進(jìn)行觀察。操作時只需控制滑臺便可以移動操作手，操作方式方便。被觀察對象放置在樣品臺2的樣品基板21上，樣品基板21安裝在xy軸精密滑臺22上。樣品臺周圍安裝有4個單手操作模塊，樣品臺上方有顯微鏡頭用來觀察操作過程及成像效果，每個單手操作模塊都可以控制一個微球透鏡，相互之間協(xié)作，利用三維精密滑臺控制微球透鏡與待觀察對象之間的距離，實現(xiàn)樣品連續(xù)區(qū)域的三維成像。

對于表面起伏(非平面)的觀察對象，可以通過控制z軸精密滑臺13，調(diào)整微球透鏡到待觀察對象表面的距離，使成像變清晰，從而觀測到表面非平面的樣品，其過程如圖11所示。四操作手協(xié)調(diào)控制，調(diào)節(jié)每個操作手的微球到待觀察對象表面的距離，便可以實現(xiàn)三維成像。

當(dāng)需要觀測大面積待觀察對象表面時，通過掃描待觀察對象表面的方式進(jìn)行觀測，其原理如圖12所示。通過三維精密滑臺移動微球透鏡來掃描待觀察對象表面，上方的顯微鏡頭也隨之移動，通過工業(yè)相機(jī)記錄不同位置時的成像信息，當(dāng)掃描結(jié)束時，將采集到的圖像拼接在一起，便可以得到樣品表面完整的光學(xué)超分辨成像信息。

操作平臺上安裝有四只機(jī)械手，四機(jī)械手同時協(xié)作，根據(jù)不同的待觀察對象，可以將每個機(jī)械手頂端的微球透鏡以合適的方式排列在一起，從而觀察到樣品表面連續(xù)的區(qū)域，提高靈活度高。利用多手配合對待觀察對象進(jìn)行掃描成像時，可以大幅度提高掃描效率，圖13a、13b為多微球透鏡陣列的掃描成像示意圖，利用機(jī)械手將微球透鏡組合為圖13a所示的效果，再讓微球透鏡沿著掃描方向移動，當(dāng)移動的距離為兩個微球直徑時，微球透鏡掃過的面積如圖13b所示，其單位時間內(nèi)掃描的面積為單指掃描時的四倍，大幅提高了掃描成像的效率。

本實施方式中的微球透鏡不是散落在樣品上的，而是通過機(jī)械手操作微球透鏡對樣品進(jìn)行觀察，可以控制微球透鏡的觀察路徑和觀察區(qū)域，組成陣列看一個較大的區(qū)域，提高了效率。另外，待觀察對象是高低不平時，通過機(jī)械手可以調(diào)整觀察的軌跡，沿著對象表面三維輪廓掃描，提高圖像清晰度，實現(xiàn)超分辨觀察。這種自動化觀察是對象的原位光學(xué)觀察，不需要對被測對象進(jìn)行處理，不破壞被測對象，與sem不同，sem觀察都是要對被測對象進(jìn)行處理的，容易對樣品造成損傷。

由該實施方式可以看出，通過三維精密滑臺控制微球，操作方便、靈活；可以調(diào)節(jié)微球到待觀察對象表面的距離，調(diào)節(jié)超分辨成像效果，同時可以控制微球沿著待觀察對象表面掃描觀察，實現(xiàn)三維成像；多機(jī)械手協(xié)調(diào)操作，可對連續(xù)區(qū)域顯微成像，提高實驗效率；通過掃描成像的方式，可以對大面積區(qū)域進(jìn)行觀察。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。