間光調(diào)制器在點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）工程中的應(yīng)用一、引言2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉，美國及德國三位科學(xué)家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner獲獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)理由是“研制出超分辨率熒光顯微鏡”，從此人們對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF) 工程的認(rèn)識(shí)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(fā)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(duì)樣本進(jìn)行成像，同時(shí)以非機(jī)械方式在模式之間變化。這允許對(duì)具有弱折射率的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，以及對(duì)相位結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量測(cè)量。已證明的成像方式 ...

到的光強(qiáng)作為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。只考慮點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)為平移不變的情況，這樣可以簡(jiǎn)化問題。圖像源與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)卷積，在圖像傳感器每個(gè)像素上隨波長(zhǎng)和時(shí)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(gè)Tikhonov正則化zui小二乘問題。(2) 端到端優(yōu)化框架。用隨機(jī)梯度法優(yōu)化有一個(gè)光學(xué)元件的計(jì)算相機(jī)。將成像模型的每一步描述為一個(gè)可微的模塊。光學(xué)元件的光學(xué)高度分布h是一個(gè)優(yōu)化變量，光學(xué)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(shù)。在一個(gè)RGB圖像數(shù)據(jù)集上優(yōu)化模型。損失函數(shù)為均方根誤差。(3) 消色差拓展景深。在成像建模的時(shí)候，考慮多色和多深度的場(chǎng)景：將整 ...

光譜波長(zhǎng)處的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)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(jì)算復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)。然而，空間光譜調(diào)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(shù))，導(dǎo)致重建過程的不適定性顯著增加。文章創(chuàng)新點(diǎn)：基于此，哥倫比亞桑坦德工業(yè)大學(xué)的Henry Arguello(一作兼通訊)和美國斯坦福大學(xué)的Gordon Wetzstein等人利用DOE的緊湊性CCA豐富的光譜編碼優(yōu)勢(shì)，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(tǒng)，并使用端到端方法聯(lián)合設(shè)計(jì)具有可微分成像模型的DOE和CCA參數(shù)，以大限度地減少大量圖像上真實(shí)圖像和重建圖像之間 ...

。但是其存在點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)各向異性、分辨率衍射受限、散射樣品中與深度相關(guān)的退化(degradation)和體積漂白等問題。文章創(chuàng)新點(diǎn)：基于此，美國國立衛(wèi)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(shí)間上從毫秒到小時(shí)級(jí)地增強(qiáng)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(shí)，還降低了光毒性。主要舉措有：(1)、開發(fā)緊湊型線掃描儀，能夠在大面積上實(shí)現(xiàn)靈敏、快速、衍射極限的成像；(2)、將線掃描與多視圖成像相結(jié)合，開發(fā)可提高分辨率各向同性并恢復(fù)因散射而丟失的信號(hào)的重建算法；(3)、采用結(jié)構(gòu)光照明顯微技術(shù)，在密集標(biāo)記的厚樣品 ...

，從此人們對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) (PSF) 工程的認(rèn)識(shí)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(fā)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(duì)樣本進(jìn)行成像，同時(shí)以非機(jī)械方式在模式之間變化。這允許對(duì)具有弱折射率的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，以及對(duì)相位結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量測(cè)量。 已證明的成像方式包括：螺旋相位成像、暗場(chǎng)成像、相位對(duì)比成像、微分干涉對(duì)比成像和擴(kuò)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(diào)制器的設(shè) 計(jì)、開發(fā)和制造，有40多年的歷史，該公司空間光調(diào)制器產(chǎn)品廣泛應(yīng)用 ...

顯微鏡的有效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)是光學(xué)照明點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和檢測(cè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)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(gè)問題，但在該照明模式中，入口狹縫減少了旁瓣對(duì)成像的影響，因此是實(shí)現(xiàn)各向同性空間分辨率的關(guān)鍵因素。但是在貝塞爾照明時(shí)，較低的照度物鏡NA導(dǎo)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(tǒng)外延線照明拉曼顯微鏡相比，在觀察球體時(shí)，圖像對(duì)比度和實(shí)際分辨率的提高。貝塞爾照明和狹縫共聚焦檢測(cè)相結(jié)合的背景還原和各向同性空 ...

之間的溫度的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) (PSF) 沒有影響。3.玻璃基板的折射率是多少？答：在 500 nm 波長(zhǎng)下，玻璃基板的折射率為 n=1.52。4.使用油浸物鏡工作時(shí)可能的Z高溫度是多少？答：我們結(jié)合高 NA 物鏡 (NA>1.4) 在油浸溫度高達(dá) 100 °C 的條件下測(cè)試了VAHEAT。不建議超過此溫度，因?yàn)槲镧R可能會(huì)損壞并且浸油會(huì)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(jī)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(qǐng)避免使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。基材與清潔劑 ...

噪比等參數(shù)對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）的優(yōu)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(tǒng)成像系統(tǒng)的景深擴(kuò)大10倍。在本文中，我們展示了如何將SPINDLE成像系統(tǒng)與傳統(tǒng)熒光顯微鏡結(jié)合使用以在所有三個(gè)維度（x、y、z）上實(shí)現(xiàn)亞衍射極限成像。SPINDLE可與任何高質(zhì)量的科學(xué)相機(jī)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(duì)細(xì)胞微管進(jìn)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(shí)現(xiàn)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(hào)是物體與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積非線性濃度依賴性線性濃度依賴性CARS的產(chǎn)生條件與SRS相同，但檢測(cè)方法不同。在SRS中，可以檢測(cè)到激勵(lì)束的強(qiáng)度增益和強(qiáng)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(xué)參量過程產(chǎn)生的，在這個(gè)過程中能量在光場(chǎng)之間交換。這與SRS相反，SRS是光場(chǎng)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(dòng)頻率，因此不受非共振背景的影響，SRS不能發(fā)生，因?yàn)闃悠窙]有吸收量子振動(dòng)能量的本征態(tài)。盡管與自發(fā)拉曼散射顯微鏡相比，CARS在成像速度上有很大的優(yōu)勢(shì)，但在生物醫(yī)學(xué)研究中尚未被廣泛接受。與其他顯微鏡技術(shù)相比， ...

度。對(duì)目標(biāo)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)沿狹縫方向逐像素反卷積，可以得到較強(qiáng)的分割效果。寬視場(chǎng)照明和成像檢測(cè)窄帶濾波器可用于拉曼成像。第①個(gè)成功的現(xiàn)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(diào)諧濾波器(AOTF)和液晶可調(diào)諧濾波器(LCTF)被引入到拉曼成像中，并提供了電子可調(diào)諧性?？烧{(diào)濾波器方法已被證明是測(cè)量隔離波段較有用的方法。如果只需要幾個(gè)幀來定義波段，拉曼成像可以相當(dāng)快。當(dāng)有許多重疊波段或非線性背景時(shí)，許多圖像必須以不同的拉曼位移拍攝，時(shí)間優(yōu)勢(shì)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(zhì)濾光片通過80-90%的入射光 ...