基于波前編碼技術(shù)的大景深顯微物鏡理論及其設(shè)計(jì).pdf

1、顯微物鏡是觀測(cè)物體內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)的重要的光學(xué)儀器,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而,顯微物鏡中高分辨率和大景深的矛盾性以及顯微物鏡中存在的球差均使物鏡像質(zhì)急劇下降,這兩方面問(wèn)題將大大限制顯微物鏡對(duì)物體的三維觀測(cè)能力。波前編碼技術(shù)作為近年來(lái)新興的擴(kuò)展景深技術(shù),具有較好的離焦不變特性,于此同時(shí)對(duì)像差也有一定的抑制作用?；诖?本文在波前編碼技術(shù)離焦不變性的基礎(chǔ)之上,開(kāi)展了波前編碼系統(tǒng)對(duì)球差敏感性的分析,并將波前編碼技術(shù)應(yīng)用于大景深顯微物鏡設(shè)計(jì)。本文的

2、主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　顯微物鏡成像理論及波前編碼技術(shù)特性分析。該部分為全文的理論基礎(chǔ)。針對(duì)顯微鏡的成像特點(diǎn),對(duì)其成像特性進(jìn)行分析,指出顯微鏡對(duì)物體進(jìn)行三維觀測(cè)時(shí)主要受到的景深限制,而且系統(tǒng)中球差的影響不容忽視。從編碼和解碼角度分析了波前編碼技術(shù)的離焦不變性,為波前編碼技術(shù)在顯微物鏡中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　波前編碼系統(tǒng)球差敏感性空間域特性研究。根據(jù)波像差與光線像差的之間的關(guān)系,推導(dǎo)了含離焦和球差的波前編碼系統(tǒng)光線像差表達(dá)形式

3、,并對(duì)光線像差邊界進(jìn)行求解。利用一維光線像差和二維光線像差(點(diǎn)列圖)的性質(zhì),研究了波前編碼系統(tǒng)隨離焦及球差的變化特性。
　　波前編碼系統(tǒng)球差敏感性空間頻域特性研究。利用穩(wěn)相法,推導(dǎo)了含有球差的波前編碼系統(tǒng)光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)表達(dá)式,基于此,由空間頻域角度研究了球差對(duì)波前編碼性能的影響以及不同位相板參數(shù)對(duì)球差抑制能力的影響。通過(guò)與離焦不變性進(jìn)行比對(duì),進(jìn)一步分析波前編碼系統(tǒng)對(duì)球差的敏感程度。此外,分析了同時(shí)含有離焦和球差時(shí)的波前編碼