顯微鏡景深拓展技術(shù)研究

張 平，吳嘉敏，林靖宇，劉燁斌

(1.清華大學(xué) 自動化系，北京 100084；2.江蘇北方湖光光電有限公司，江蘇 無錫 214035)

引言

光學(xué)顯微鏡從發(fā)明至今已有四百多年的歷史，伴隨著人類科技的發(fā)展，不斷演化進(jìn)步。普通光學(xué)顯微鏡的放大倍率已可超過1 000倍，并具有明場、暗場、偏振、熒光、相差、微分干涉、數(shù)字全息等多種類型，由簡單的手動目視觀察演變?yōu)檎吓恼铡z像、處理、電控等多種功能的強(qiáng)大光學(xué)儀器。

在顯微鏡功能越來越強(qiáng)大、越來越人性化的同時，人們對它也在不斷提出新的要求，但目前顯微鏡還在很多方面有局限性，主要體現(xiàn)在：1) 空間分辨率受波動特性限制提高困難；2) 顯微鏡景深小，尤其是在高分辨率和大數(shù)值孔徑的條件下，微小的離焦就會造成目標(biāo)丟失。

分辨率是由電磁波特性決定的，更換探測波段可以提高分辨率，如掃描電子顯微鏡，但對于光學(xué)波段的顯微鏡而言橫向分辨率的提高進(jìn)展較為緩慢。隨著生命科學(xué)的高速發(fā)展，對于高性能的大景深三維立體顯微的需求日益迫切，這對大量已應(yīng)用的光學(xué)顯微鏡是一種挑戰(zhàn)。受顯微成像原理的限制，在獲取高橫向分辨率的同時會丟失掉縱向分辨率，因此如何增大顯微景深，使三維立體顯微更具應(yīng)用價值，創(chuàng)造出新型設(shè)備儀器成為了光學(xué)顯微鏡領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。

對于提高景深的研究在光學(xué)領(lǐng)域從來就沒有停止過[1-2]，其中不乏有很多新的思路和方式，也取得了許多研究進(jìn)展與成果。……