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光学分辨率计算与成像性能优化

📚 共计 30 章节

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光的波动性与成像基础

光的电磁波本质、惠更斯原理、波前与光线、几何光学与波动光学的界限。

波动光学基础

衍射极限的物理根源

夫琅禾费衍射、单缝衍射与圆孔衍射、艾里斑与瑞利判据。

衍射艾里斑

瑞利判据详解

瑞利判据的数学表述、角分辨率与空间分辨率、分辨极限的物理意义。

判据分辨率

阿贝衍射极限

阿贝正弦条件、显微镜分辨率公式、数值孔径(NA)的引入。

阿贝显微镜

数值孔径(NA)深度解析

NA的定义与计算、介质折射率的影响、油浸物镜的原理。

点扩散函数(PSF)

PSF的定义、理想PSF与艾里斑、PSF与成像质量的关系。

调制传递函数(MTF)基础

MTF的定义、对比度与空间频率、MTF曲线解读。

MTF与分辨率的关联

截止频率、MTF50与MTF10、实际镜头MTF测试。

光学像差对分辨率的影响

球差、彗差、像散、场曲、畸变、色差。

波像差与泽尼克多项式

波前像差的描述、泽尼克多项式拟合、斯特列尔比。

波前泽尼克

相干成像与非相干成像

相干照明与非相干照明、相干传递函数(CTF)、光学传递函数(OTF)。

光学系统的信息容量

空间带宽积(SBP)、信息通道数、分辨率与视场的权衡。

超分辨技术概论

超越衍射极限的方法、近场光学、结构光照明显微镜(SIM)。

受激发射损耗显微镜(STED)

STED原理、损耗光与激发光、分辨率提升机制。

单分子定位显微镜(SMLM)

PALM/STORM原理、点扩散函数拟合、定位精度。

最小二乘法与高斯拟合

PSF的高斯近似、最小二乘拟合、克拉美-罗下界。

图像复原与去卷积

维纳滤波、Lucy-Richardson算法、盲去卷积。

去卷积复原

采样定理与奈奎斯特准则

数字成像中的采样、像素大小与分辨率、混叠效应。

采样奈奎斯特

CCD/CMOS传感器分辨率

像素尺寸、量子效率、暗电流、读出噪声。

传感器噪声

光学系统的像方分辨率与物方分辨率

放大率的影响、物镜与目镜的匹配。

望远系统的分辨率

望远镜角分辨率、口径与分辨率的关系、大气湍流的影响。

望远镜大气

显微系统的分辨率

物镜NA与分辨率、照明方式(明场/暗场/相差/荧光)。

显微镜照明

摄影镜头分辨率

镜头测试图卡、线对/毫米(lp/mm)、MTF与实拍效果。

激光光束质量与M²因子

高斯光束传播、M²因子定义、光束聚焦能力。

光纤成像与分辨率

光纤束的传像原理、纤芯直径与分辨率、光纤内窥镜。

光纤内窥镜

自适应光学原理

波前传感、变形镜、闭环校正、天文与生物应用。

自适应波前

计算成像与编码孔径

压缩感知成像、编码孔径、计算重建分辨率。

计算成像压缩感知

分辨率测试标准与方法

USAF1951分辨率板、ISO 12233标准、MTF测量。

光学设计中的分辨率优化

Zemax/CodeV中的MTF优化、公差分析、像质评价。

前沿分辨率技术展望

超振荡透镜、光子纳米喷射、量子成像分辨率极限。