間光調制器在點擴散函數（PSF）工程中的應用一、引言2014年諾貝爾化學獎揭曉，美國及德國三位科學家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner獲獎。獲獎理由是“研制出超分辨率熒光顯微鏡”，從此人們對點擴散函數(PSF) 工程的認識有了顯著提高。Moerner 展示了PSF 工程與Meadowlark Optics SLM 的使用案例，用于熒光發射器的超分辨率成像和3D 定位。PSF工程已被證明使顯微鏡能夠使用多種成像模式對樣本進行成像，同時以非機械方式在模式之間變化。這允許對具有弱折射率的結構進行成像，以及對相位結構進行定量測量。已證明的成像方式 ...

到的光強作為點擴散函數。只考慮點擴散函數為平移不變的情況，這樣可以簡化問題。圖像源與點擴散函數卷積，在圖像傳感器每個像素上隨波長和時間積分，加上傳感器的讀取噪聲，zui終成像。圖像重建可以看作為求解一個Tikhonov正則化zui小二乘問題。(2) 端到端優化框架。用隨機梯度法優化有一個光學元件的計算相機。將成像模型的每一步描述為一個可微的模塊。光學元件的光學高度分布h是一個優化變量，光學元件的尺寸、圖像傳感器像元尺寸、傳輸距離z和圖像傳感器讀取噪聲水平等，均為超參數。在一個RGB圖像數據集上優化模型。損失函數為均方根誤差。(3) 消色差拓展景深。在成像建模的時候，考慮多色和多深度的場景：將整 ...

光譜波長處的點擴散函數的空間平移不變卷積的光譜積分，這種卷積成像模型具有計算復雜度低的優點。然而，空間光譜調制受到DOE高度圖(height map)的限制(即只有高度圖是唯yi可變的自由參數)，導致重建過程的不適定性顯著增加。文章創新點：基于此，哥倫比亞桑坦德工業大學的Henry Arguello(一作兼通訊)和美國斯坦福大學的Gordon Wetzstein等人利用DOE的緊湊性CCA豐富的光譜編碼優勢，提出了一種由DOE和CCA組成的平移變化彩色編碼衍射(SCCD)光譜成像系統，并使用端到端方法聯合設計具有可微分成像模型的DOE和CCA參數，以大限度地減少大量圖像上真實圖像和重建圖像之間 ...

。但是其存在點擴散函數各向異性、分辨率衍射受限、散射樣品中與深度相關的退化(degradation)和體積漂白等問題。文章創新點：基于此，美國國立衛生研究院的Yicong Wu(一作兼通訊)等人提出一種多視圖(multiview)共聚焦顯微鏡，在空間上從亞微米到毫米，在時間上從毫秒到小時級地增強共聚焦顯微鏡的性能。軸向和橫向分辨率提高兩倍以上的同時，還降低了光毒性。主要舉措有：(1)、開發緊湊型線掃描儀，能夠在大面積上實現靈敏、快速、衍射極限的成像；(2)、將線掃描與多視圖成像相結合，開發可提高分辨率各向同性并恢復因散射而丟失的信號的重建算法；(3)、采用結構光照明顯微技術，在密集標記的厚樣品 ...

，從此人們對點擴散函數 (PSF) 工程的認識有了顯著提高。Moerner 展示了 PSF 工程與 Meadowlark Optics SLM 的使用案例，用于熒光發射器的超分辨率成像和 3D 定位。 PSF工程已被證明使顯微鏡能夠使用多種成像模式對樣本進行成像，同時以非機械方式在模式之間變化。這允許對具有弱折射率的結構進行成像，以及對相位結構進行定量測量。 已證明的成像方式包括：螺旋相位成像、暗場成像、相位對比成像、微分干涉對比成像和擴展景深成像。美國Meadowlark Optics 公司專注于模擬尋址純相位空間光調制器的設 計、開發和制造，有40多年的歷史，該公司空間光調制器產品廣泛應用 ...

顯微鏡的有效點擴散函數(PSF)是光學照明點擴散函數和檢測點擴散函數的乘積。如圖1(b)-(e)所示，與外線照明相比，貝塞爾光束照明有效地降低了z方向PSF的延伸，表明貝塞爾照明可以提高軸向分辨率和背景消除。在貝塞爾束成像中，旁瓣可能是一個問題，但在該照明模式中，入口狹縫減少了旁瓣對成像的影響，因此是實現各向同性空間分辨率的關鍵因素。但是在貝塞爾照明時，較低的照度物鏡NA導致了較低的x方向空間分辨率。在狹縫掃描拉曼顯微鏡中使用貝塞爾束照明來觀察厚的生物樣品，并證明了與傳統外延線照明拉曼顯微鏡相比，在觀察球體時，圖像對比度和實際分辨率的提高。貝塞爾照明和狹縫共聚焦檢測相結合的背景還原和各向同性空 ...

之間的溫度的點擴散函數 (PSF) 沒有影響。3.玻璃基板的折射率是多少？答：在 500 nm 波長下，玻璃基板的折射率為 n=1.52。4.使用油浸物鏡工作時可能的Z高溫度是多少？答：我們結合高 NA 物鏡 (NA>1.4) 在油浸溫度高達 100 °C 的條件下測試了VAHEAT。不建議超過此溫度，因為物鏡可能會損壞并且浸油會開始分解。五、智能基板1.如何清潔我的智能基板？答：您可以使用乙醇、異丙醇或丙酮等有機溶劑清潔智能基板。您也可以使用 pH 值中性的清潔劑（例如 Extran 或 Hellmanex）。智能基板可承受超聲波清洗和氧等離子體處理。請避免使用強酸或強堿。基材與清潔劑 ...

噪比等參數對點擴散函數（PSF）的優化，更重要的是，SPINDLE可在無需掃描的情況下在單張圖像中將傳統成像系統的景深擴大10倍。在本文中，我們展示了如何將SPINDLE成像系統與傳統熒光顯微鏡結合使用以在所有三個維度（x、y、z）上實現亞衍射極限成像。SPINDLE可與任何高質量的科學相機兼容，無論是EMCCD還是sCMOS都可以提供定位顯微鏡所需的高信噪比圖像。使用SPINDLE和DH-PSF相位掩模版對細胞微管進行三維超分辨成像在本文中，我們證明了使用SPINDLE單通道模塊可以實現高精度、大深度的超分辨率重建。如圖1所示，使用Double Helix (DH-PSF) 的相位掩模版與S ...

信號是物體與點擴散函數的卷積非線性濃度依賴性線性濃度依賴性CARS的產生條件與SRS相同，但檢測方法不同。在SRS中，可以檢測到激勵束的強度增益和強度損失，而在CARS，反斯托克斯頻率下的新輻射ωaS = 2ωp?ωS 。CARS是由被稱為四波混合的光學參量過程產生的，在這個過程中能量在光場之間交換。這與SRS相反，SRS是光場和樣品之間的能量傳遞過程。這解釋了為什么如果Δω不匹配樣品的振動頻率，因此不受非共振背景的影響，SRS不能發生，因為樣品沒有吸收量子振動能量的本征態。盡管與自發拉曼散射顯微鏡相比，CARS在成像速度上有很大的優勢，但在生物醫學研究中尚未被廣泛接受。與其他顯微鏡技術相比， ...

度。對目標的點擴散函數沿狹縫方向逐像素反卷積，可以得到較強的分割效果。寬視場照明和成像檢測窄帶濾波器可用于拉曼成像。第①個成功的現代儀器采用了干涉濾波器，它可以傾斜以改變通帶。隨后，聲光可調諧濾波器(AOTF)和液晶可調諧濾波器(LCTF)被引入到拉曼成像中，并提供了電子可調諧性。可調濾波器方法已被證明是測量隔離波段較有用的方法。如果只需要幾個幀來定義波段，拉曼成像可以相當快。當有許多重疊波段或非線性背景時，許多圖像必須以不同的拉曼位移拍攝，時間優勢就消失了。需要注意的是，聲光濾波器的透射率僅為50%左右，而液晶濾波器的透射率約為20 - 40%。相比之下，電介質濾光片通過80-90%的入射光 ...