显微鬼成像系统的分辨率研究

发布时间：2024-04-14 00:52

　　传统光学显微镜的分辨率受到波长和物镜数值孔径的限制,难以再有很大的提高.近年来,逐渐发展成熟的鬼成像技术为进一步提高显微成像系统的分辨率带来了新的方法,它通过对探测光路和参考光路信号的关联运算来重建目标物体.本文分析了双臂式显微鬼成像系统各面上的二维光场分布,给出了系统的二阶关联函数并推导出了具体的分辨率公式.通过理论分析和仿真实验,发现系统相比普通光学显微镜能够显著地提高成像的分辨率,并且分辨率随参考臂透镜数值孔径的增大而增大.系统可用于提高光学显微镜或数值孔径受限的光学系统的分辨率.

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【部分图文】：

图1显微鬼成像系统

如图1所示是双臂式显微鬼成像系统的示意图．赝热光源由激光打在旋转的毛玻璃上产生[8]，光源面发出的光经分束器(BS)后分成两束光．在探测光路上，距离光源d0处放置着待成像物体，物体后d1处放置探测臂物镜，其焦距为ft，口径为Lt，物镜后方d2处有CCD探测器Dt．其中d1,d2,....

图2系统提高分辨率的倍数

参考臂透镜的数值孔径一般小于1，在油浸等情况下最大为1.5左右[2]，而探测臂物镜的数值孔径一般受到系统的限制较小．系统提高分辨率的倍数如图2所示，图2为探测臂物镜数值孔径分别为0.2,0.4,0.6,0.8和1.0时，系统分辨率提高的倍数γ随参考臂透镜数值孔径的变化关系．从图2....

图3双缝物体

图3为待成像物体的双缝图．图4为系统探测臂单独成像时的双缝图．图5～图7分别为参考臂物镜直径为6,10和15mm时系统成像的结果，图5a，图6a，图7a是双缝成像的图形，图5b，图6b，图7b是其对应于的x轴方向中心归一化的光场强度，且图5～图7中实线表示仿真实验结果，虚线表示....

图7显微系统成像Lr=15mm

图6显微系统成像Lr=10mm将相关仿真参数代入式(11)，计算可得显微鬼成像系统探测臂单独成像的分辨率约为40.6μm，略大于双缝的中心宽度．因此成像必然会有些模糊，这与图4a的成像结果较为模糊是一致的．正如图5～图7所示，随着参考臂的透镜孔径的增大(即数值孔径NAr的增大....

本文编号：3953869