位相型光瞳滤波器对共焦系统离焦工作状态横向分辨特性的影响

分析了共焦显微系统(CMS)离焦状态工作时分辨特性的变化,指出了离焦状态是导致CMS横向分辨特性变差的主要影响因素之一。提出并采用了位相型超分辨光瞳滤波技术来改善CMS工作在离焦状态下的横向分辨特性,分析了超分辨光瞳滤波器位置变化对CMS横向分辨特性的影响。理论分析和实验验证表明,位相型超分辨光瞳滤波技术的引入,显著抑制了CMS工作在离焦状态时艾里斑旁瓣的增长,克服了CMS因工作在离焦状态而引起的横向分辨特性下降的缺点。

用于共焦系统中的微光器件的制作

共焦测量方法以其独特的光学截面分辨能力和高精度的轴向分辨率受到极其广泛的关注．近年来提出的利用微光器件分割光路的思想实现了非扫描共焦成像．本文给出了共焦测量系统的结构，着重讨论了对微光器件的参数要求以及制作过程和理论分析，并结合实验系统给出实际制作的微光器件的具体参数．

带有全息滤光片的激光共焦系统用于基因芯片的检测

提出了一个激光共焦扫描系统 ,对其应用于基因芯片的检测进行了实验研究。系统中用本实验室研制的全息滤光片代替通常所用的昂贵的窄带干涉滤光片和二色镜 ,检测得到的信号强度是背景信号的数十倍 ,是背景信号波动的数百倍 ,灵敏度达 2 .0× 10 - 2 2 mol/μm2 。通过扫描采样和图像重建 ,能给出荧光强度的二维图像信息 ,清晰地得出了芯片上的阳性导向点及一些阳性点。本文研究的结果表明 ,将全息滤光片应用于共焦系统对低密度芯片进行检测 。

改善共焦系统轴向分辨率的位相型光瞳滤波器

利用约束全局优化算法———CGO算法 ,设计了两种用于共焦系统的三区位相型光瞳滤波器 .第一种滤波器在不改变系统的横向分辨率的同时 ,可以大幅度地提高轴向分辨率 ,提高了系统的层析能力 .第二种滤波器在提高系统轴向分辨率的同时 ,又能提高其横向分辨率 ,适用于系统的三维成像 .

变迹术对改善共焦系统分辨率的实验研究

给出了在反射式光纤共焦扫描成像系统中 ,利用变迹术提高系统分辨率的原理 ,并做了相应的对比实验 .在加入变迹掩模后 ,系统对物体的成像响应曲线、物体直边边缘展宽量都有所改善 .实验数据证明 ,改变光瞳函数可以提高系统的横向分辨率 ,同时不降低系统的纵向分辨率 .

用滤波器提高共焦系统纵向分辨率的实验研究

针对采用有限大小探测器的共焦显微系统,利用两区相位型滤波器提高系统的纵向分辨率。在实验上,采用1透射式液晶空间光调制器实现了对共焦显微系统照明光场位相的动态调制,测量了探测针孔直径分别为5μm、10μm和15μm时,共焦显微系统纵向分辨率随滤波器参数的变化规律。实验结果说明,在探测器为有限大小的情况下,利用该滤波器可以使共焦显微系统的纵向分辨率提高17.8%。另外,从实验结果还可以看出,滤波器的性能受到探测针孔尺寸的影响。

利用狭缝的共焦测量系统

提出了利用狭缝进行三维轮廓测量的共焦测量方法 ,应用数字图像处理的方法解决了测量中的有效点标定问题 。

单光源双光路激光并行共焦测量系统设计

针对传统激光并行共焦测量过程中存在的泰伯效应,提出将数字微镜器件(DMD)引入激光并行共焦测量系统来正确辨识正焦面的位置。采用了DMD作为光分束器件,从理论上验证了它是一种投影式的阵列光源,对激光分束后不会在光路方向上产生泰伯像;同时,考虑DMD不能对分束后的光线产生会聚作用,并非高效的并行光源分束器件,本文将DMD与微透镜阵列(MLA)结合构建了单光源双光路并行共焦测量系统。该系统利用DMD光路探测正焦面位置,利用微透镜阵列光路进行精确的共焦测量。实验结果表明,两种光路下的正焦面位置仅相差2μm,在一个泰伯间距范围之内,可以较好地克服泰伯效应对激光并行共焦测量的影响,进而保证较高精度的并行共焦测量。

系统畸变对共焦显微成像分辨率的影响

介绍了一种基于径向偏振光束和光瞳滤波的超分辨共焦显微成像系统,并基于矢量和标量衍射理论,研究了系统畸变,包括探测针孔尺寸及针孔偏移等对成像分辨率的影响。介绍了系统结构及工作原理,并推导了针孔大小变化及发生偏移时,成像系统强度响应函数的数学表达式;然后,通过设置不同的针孔尺寸大小及针孔偏移量进行了数值计算,结果表明,当针孔归一化半径分别为(和10(时,系统强度响应的横向半高宽分别为0.488和0.492,轴向半高宽分别5.1和9.1。假设探测器与针孔之间没有相对位移,针孔的横向偏移会对系统的轴向分辨率产生影响。针孔的轴向偏移不会对系统的分辨率产生影响,但是会使探测器接收到的响应强度产生相移,相移量由针孔偏移大小来决定。研究结果对于超分辨共焦显微成像技术的发展及应用提供了一定的指导意见。

基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统构建与实验研究

研制了一种基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统装置,对无机样品进行微区拉曼光谱探测。传统显微共焦拉曼光谱技术没有强调系统的定焦能力,而所研制的光学系统装置利用差动共焦曲线过零点与焦点位置精确对应的特性,采用反馈控制技术,具有长时间定焦功能。在微区拉曼散射信号收集时,采用多模光纤空间耦合技术,以光纤代替传统物理探测针孔,提高了环境抗干扰能力,优化了系统结构和装调性能。实验结果表明:该装置具有较高稳定性,可有效探测单壁碳纳米管在1581.510 cm^-1,2708.065 cm^-1特征峰处的拉曼频移及纯物质硫在153.113 cm^-1,219.917 cm^-1,473.322 cm^-1特征峰处的拉曼频移并且实现碳管的单线检测,满足了光谱探测系统装置设计需求。

共焦扫描显微成象系统的点扩散函数再商讨

针对共焦扫描显微成象中物体相对于被扫描点的位置矢量是反向移动的特性 ,探讨了物体移动后的物函数 在此基础上 ,根据成象的理论进行了计算 ,得到新的系统点扩散函数表达式 ,最后根据计算结果分析成象的性质 。

共焦扫描系统的光外差探测

提出了一套新颖扫描成像系统方案，它综合了共焦扫描方式与光外差探测方法的优点．该系统具有μｍ级的纵向层析分辨率能力，且能大大改善对低反射试样或较厚试样的深层扫描成像的图像质量．对其成像机理、光学特性进行了分析．

激光差动共焦曲率半径测量不确定度评定

曲率半径是球面光学元件中的重要参数之一,曲率半径的高精度测量已经成为光学元件使用与加工中的一个关键问题。提出了基于差动共焦法的曲率半径测量方法,研制了1套激光差动共焦曲率半径测量系统,并对2组曲率半径测量结果进行不确定度评定。结果表明,2组曲率半径的测量值均与标称值吻合,其相对误差为0.001 15%,两组测量数据的标准不确定度均优于3.211 11×10-4 mm。

激光扫描共焦显微镜分析法在摩擦学研究上的运用(译文)

介绍 共焦显微镜方法的概念应归功于MervinMinski，他于二十世纪五十年代开发了第一套共焦光学系统，然而，直到八十年代第一套真正的商业共焦系统才被开发出来，广泛地采用这个技术被推迟的主要原因是因为无法得到可利用的紧密的激光，现代图像储藏装置及有效的快速处理器，在其间的二十年的时间后，现代激光扫描共焦显微镜方法在生物和医学领域已成为一个确定的技术。稳定的激光源能提供高密度单色光，

单分子荧光涨落系统的研制

报道一种单分子荧光涨落检测系统的实验装置的设计。该系统主要由激光共焦系统、微区激发系统、光电转换及数据采集和分析系统组成。本文另对共焦系统和数据采集系统的原理作了简要的说明。由于采用了共焦系统 ,这样就可以从一个视场深度比较窄的区域内采集生物信息 ,而不需要象普通荧光采集系统那样大范围采集 ,焦点外的荧光可以直接消除 ,结果对比度、清晰度、灵敏度都增加了。加上先进的数据采集及处理系统 ,因而可实现在分子水平上对荧光信号进行检测 。

光学系统、成像与分析

TH703 2002010043光学系统像面强度的偏振分析=Polarization analysisof image-plane intensity of optical systems[刊,中]/宋宁,王骐,韩心志(哈尔滨工业大学电子科学与技术系.黑龙江,哈尔滨(150001))

基于针孔阵列的多光束共焦三维测量系统

提出了一种基于 5 0 0× 5 0 0的针孔阵列的多光束共焦三维测量系统 ,该系统具有测量视场大 ,测量速度快 。

用于共焦扫描显微成像系统的位相型超分辨光瞳滤波器

对于三区位相光瞳滤波器与单透镜系统相结合的系统 ,分析了在给定斯特耳比S后有、无光瞳滤波器时的超分辨特性 ,并据此给出了一个模拟计算实例。由于单透镜系统加上该滤波器时旁瓣强度太大 ,因此将一个特殊光瞳加入共焦显微成像系统实现好的超分辨效果。

自聚焦共焦光纤传感系统的相干传递函数

在弱物体近似下 ,运用傅立叶光学 ,从成像系统角度对自聚焦共焦传感技术进行了理论研究。着重分析了该技术测量样品纵深结构时图像的成像机理。由于光纤具有本征场的模式 ,对光的振幅和相位的响应是相干的 ,从而可用相干传递函数 (CTF)描述系统性能。结果表明 ,系统相当于一复振幅线平移不变系统 ,具有低通特性和层析特性。

自聚焦共焦探测系统轴向分辨率的影响因素

从微小内尺度测量角度出发 ,研究了针孔尺寸、探测器位置、透镜的数值孔径、放大倍率和杂散光等对自聚焦共焦式探测系统轴向分辨率的影响。结果表明 ,为提高系统的轴向分辨率 ,需将有效针孔尺寸控制在≤ 2 .5 ;探测器需配以精密微调整装置以实现横向精确定位 ;选用差动共焦光路及大数值孔径和大放大倍率的自聚焦透镜 ,同时 ,偏振光路的使用将有效的提高系统的信噪比。