灵敏、快速、衍射极限的成像;(2)、将线扫描与多视图成像相结合,开发可提高分辨率各向同性并恢复因散射而丢失的信号的重建算法;(3)、采用结构光照明显微技术,在密集标记的厚样品中实现超分辨率成像;(4)、结合深度学习,进一步提高成像速度、分辨率和持续时间。作者对20多个不同的固定和活样本进行成像实验,包括单细胞中的蛋白质分布;秀丽隐杆线虫胚胎、幼虫和成虫的细胞核和发育中的神经元;果蝇翅膀成虫盘中的成肌细胞;以及小鼠肾脏、食道、心脏和脑组织等。原理解析:将多视图成像,结构光照明超分辨,基于深度学习的降噪、解卷积、图像分割、超分辨预测相结合,获得具有高性能的多模成像显微镜。(1)成像装置。405nm ...
空域),实现衍射极限分辨率图像重建。(2)提出数字自适应光学像差校正方法,应对组织成像中存在光学像差的问题。利用扫描光场显微镜不同角度测量之间的差异估计像差,然后通过数字平移角度图像校正像差。相比传统的自适应光学,不需要波前传感器或空间光调制器。原理解析:(1)利用小尺寸微透镜的衍射效应,借鉴叠层成像的原理,通过二维振镜周期性的扫描像平面,以牺牲时间分辨率为代价,同时获得高的空间分辨率和角度分辨率。如图1A和C所示。(2)如图1B和C,不同分割孔径上的线性相位调制对应角度分量的空间平移,使得不仅可以从角度测量之间的不一致估计空间非均匀像差,也可以通过数字平移角度图像来校正像差。这一过程称为数字 ...
点定义为瑞利衍射极限1.22λf#。f-数是f#尽管瑞利分辨率是表述成像系统分辨率的传统方法。我们在这里用它来衡量成像系统的自由度。如果一个相干成像系统的探测器平面最大线性尺度是Wd,则图像可分辨的点数S正比于:S是系统的信息传递能力的基本限制,我们称其为空间带宽积(space-bandwidthproduct, SBWP)。一个系统的空间带宽积是一个定值。由于非相干成像系统的OTF是光瞳函数的自相关,所以非相干成像系统的空间带宽积是4S。但是后续的讨论会忽略掉倍数4,因为它对计算成像概念的影响很小。对于即将进行的讨论,重要的是认识到,在一个平面上使用资源来编码信息,会降低互补域中资源的可用性 ...
立一个远低于衍射极限的波前误差,SIEMONS团队就利用Meadowlark空间光调制器实现了高精度的波前控制。原理证明和实验显示,在1微米的轴向范围内,在x、y和λ的精度低于10纳米,在z的精度低于20纳米。对这篇文献感兴趣的话可以联系我们查阅文献原文《High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization 》下面我们来具体看看是如何应用的,以及应用效果如何。图2. A)SLM校准分支和通过光路的偏振传输示意图。额外的线性偏振滤波器没有被画出来, ...
现高精度、亚衍射极限定位,并具有扩展的深度成像能力。SPINDLE采用精密光学器件设计,可与市面上在售的科学显微镜无缝集成,并提供前所未有的横向和轴向精密成像组合。用户可根据具体的应用选择合适的相位掩模版以实现基于深度范围、发射波长和信噪比等参数对点扩散函数(PSF)的优化,更重要的是,SPINDLE可在无需扫描的情况下在单张图像中将传统成像系统的景深扩大10倍。在本文中,我们展示了如何将SPINDLE成像系统与传统荧光显微镜结合使用以在所有三个维度(x、y、z)上实现亚衍射极限成像。SPINDLE可与任何高质量的科学相机兼容,无论是EMCCD还是sCMOS都可以提供定位显微镜所需的高信噪比图 ...
镜会受到光学衍射极限的限制,分辨率只能达到可见光波长的一半左右,也就是200-300nm。而新型冠状病毒的直径大小是100nm左右。为了能够更精细地观测到生物样本,需要突破衍射极限的限制。进一步提升光学显微系统的分辨率。使用纯相位液晶空间光调制器(SLM)对光场进行调制,产生一个空心光束可以有办法提升系统的横向分辨率。不同于电子显微镜、近场光学显微镜的方法,这种远场光学显微技术能够满足生物活体样品的观测需要。同样原理,高分辨率的液晶空间光调制器通过精细的相位调制可以产生多光阱,从而对微粒实时操控,由此发展了全息光镊技术。美国Meadowlark Optics 公司专注于模拟寻址纯相位空间光调制 ...
多聚焦共聚焦拉曼光谱仪的优点由于拉曼散射过程固有的低效率,拉曼显微镜的一个主要技术限制是信号采集时间过长。例如,使用自发拉曼微光谱对生物标本进行化学分析或成像需要几十秒或几分钟的时间。表面增强拉曼散射(SERS)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)和受激拉曼散射(SRS)被开发用来增强拉曼散射信号,以提高拉曼分析或成像的速度。然而,在SERS中使用金属纳米颗粒对生物应用造成了一些缺点,CARS或SRS通常局限于查询一个振动模式,而不是同时测量标本的全拉曼光谱。在不使用外源标记或纳米颗粒的情况下获得完整的光谱(例如400-2000 cm-1)可以更好地了解样品中的化学成分和分子结构。为了提高自发 ...
的设备中,在衍射极限下的全光成像 被认为是无法实现的。图(a)传统全光成像(PI)设备的方案:物体的图像聚焦在微透镜阵列上,而每个微透镜将主透镜 的图像聚焦在后面的像素上。这种配置需要与方向分辨率的增益成比例的空间分辨率的损失;(b)显 示了相关全光成像(CPI)设置的方案,其中方向信息是通过将物体聚焦的传感器检索到的信号与收集 光源图像的传感器相关联而获得的。为了实现全光成像,我们正在寻求一个超高性能的探测器,一个相关部分是通过用基于尖端技术的传感器(如单光子雪崩 二极管(SPAD)阵列)取代商用高分辨率传感器(如科学 CMOS 和 EMCCD 相机)来确定的。SPAD 基本上是一个光电二极 ...
p/mm)。衍射极限的相干光学系统的截止频率为上式中,为频谱面的半径(mm),为傅里叶变换透镜的焦距(mm),是光波波长(mm)。所以相当于几何光学中物高,相当于几何光学中的孔径角,即信息容量W实质上等价于几何光学中的拉氏不变量。对于信息系统J表示能传递的信息量大小,对于成像系统J表示传递能量的大小。从而从光学设计的角度看,J表征了光组本身的设计、制造的难度。图2傅里叶变换透镜要求对两对物像共轭位置校正像差。当平行光照射输入面上的物体,如光栅时、发生衍射。不同方向的衍射光束经傅里叶变换透镜后,在频谱面上形成夫琅和费術射图样。为使图样清晰,各级衍射光束必须具有准确的光程。所以,傅里叶变换透镜必须 ...
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