基于波前編碼技術的大景深顯微物鏡理論及其設計.pdf

1、顯微物鏡是觀測物體內部細微結構的重要的光學儀器,廣泛應用于各個領域。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急劇下降,這兩方面問題將大大限制顯微物鏡對物體的三維觀測能力。波前編碼技術作為近年來新興的擴展景深技術,具有較好的離焦不變特性,于此同時對像差也有一定的抑制作用?；诖?本文在波前編碼技術離焦不變性的基礎之上,開展了波前編碼系統對球差敏感性的分析,并將波前編碼技術應用于大景深顯微物鏡設計。本文的

2、主要研究內容如下:
　　顯微物鏡成像理論及波前編碼技術特性分析。該部分為全文的理論基礎。針對顯微鏡的成像特點,對其成像特性進行分析,指出顯微鏡對物體進行三維觀測時主要受到的景深限制,而且系統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的離焦不變性,為波前編碼技術在顯微物鏡中的應用奠定基礎。
　　波前編碼系統球差敏感性空間域特性研究。根據波像差與光線像差的之間的關系,推導了含離焦和球差的波前編碼系統光線像差表達形式

3、,并對光線像差邊界進行求解。利用一維光線像差和二維光線像差(點列圖)的性質,研究了波前編碼系統隨離焦及球差的變化特性。
　　波前編碼系統球差敏感性空間頻域特性研究。利用穩(wěn)相法,推導了含有球差的波前編碼系統光學傳遞函數(OTF)表達式,基于此,由空間頻域角度研究了球差對波前編碼性能的影響以及不同位相板參數對球差抑制能力的影響。通過與離焦不變性進行比對,進一步分析波前編碼系統對球差的敏感程度。此外,分析了同時含有離焦和球差時的波前編碼