Zernike mode rescaling extends capabilities of adaptive optics for microscopy
泽尼克多项式是实验观测到的光学像差的广泛使用的数学模型。它们有用的数学性质，特别是它们的正交性，使它们成为解决束流光学中各种问题的普遍基组。因此，它们在用于校正波前像差的自适应光学实现中得到了广泛的应用。然而，泽尼克像差在与高斯光束结合使用时失去了它们的正交性，高斯光束在现实世界的光学应用中无处不在。因此，高斯光束中的泽尼克像差开始彼此交叉耦合，这是平面波中泽尼克像差不会发生的现象。在这里，我们描述了像差半径如何影响这种泽尼克像差的交叉耦合。此外，我们建议，这种效果实际上可以利用，以允许有效的补偿高阶像差只使用低阶泽尔尼克模式。这一发现具有重要的实际意义，因为它提出了使用具有低元件数的自适应光学装置来补偿通常需要更复杂和昂贵的装置的像差的可能性。
2021-10-27 physics.optics
Model-based aberration corrected microscopy inside a glass tube
针对非标准几何结构下显微镜像差损害高分辨率成像、现有自适应光学方案存在局限的问题，提出仅靠先验信息预计算玻璃管内成像校正量的光线追踪方法，无需反馈即可将图像对比度提升超一个数量级。
2023-11-22 physics.optics
Bayesian-based aberration correction and numerical diffraction for improved lensfree on-chip microscopy of biological specimens
无透镜片上显微镜是一种新兴的成像技术，可用于可视化和研究生物标本，而不需要成像透镜系统。可以限制无透镜片上显微镜的性能的重要问题包括干涉像差、采集噪声和图像重建伪影。在这项研究中，我们介绍了一种基于贝叶斯的方法进行像差校正和数值衍射，占所有这三个问题，以提高有效的数值孔径（NA）和信噪比（SNR）的重建显微图像。该方法进行了实验验证，使用美国空军的分辨率目标，以及真正的水生鱼腥藻水华样本，表现出约25%的标准方法的NA的改善，并在2.3 dB和3.8 dB的SNR的改善重建图像相比，使用标准方法和极大似然估计方法，分别产生的重建图像。
2015-05-07 physics.optics
Anisoplanatic adaptive optics in parallelized laser scanningmicroscopy
生物样品折射率的不均匀性会在显微镜系统中引入相位畸变，严重影响图像质量。可以采用自适应光学来校正相位像差并提高图像质量。然而，传统的自适应光学只能校正整个视场的单个相位像差（等晕校正），而由于生物组织的三维性质，显微镜中的样本引起的像差通常在整个视场中变化（非等晕像差），从而显著限制了自适应光学的有效性。本文提出了一种新的激光扫描共焦显微镜像差校正方法，即利用空间光调制器在样品中产生多个激发点，使其同时扫描视场的不同部分，并进行完全独立的校正，从而实现对样品引起的像差的各向异性补偿。该方法在150 μm厚的果蝇全脑中进行了测试，与传统的等晕自适应光学相比，该方法在分辨率和清晰度上有了显着的提高。
2018-09-20 physics.optics
Aberration-free calibration for 3D single molecule localization microscopy
我们提出了一个简单的基于样品的技术来校准轴向检测在3D单分子定位显微镜（SMLM）。使用涂有荧光分子的微球，可以获得任何所需深度范围从几百纳米到几十微米的PSF成形或强度为基础的测量的校准曲线。该实验方法考虑了球面像差的影响，而不需要计算校正。
2017-10-13 physics.bio-ph physics.optics
The point spread function in interferometric scattering microscopy (iSCAT). I. Aberrations in defocusing and axial localization
该研究针对干涉散射显微镜（iSCAT）中点扩散函数的定量描述需求，提出iPSF矢量衍射模型，结合实验与FDTD模拟，证实可利用iPSF横向形状通过拟合或无监督机器学习实现10μm范围内纳米级三维定位，助力复杂介质中的单颗粒追踪。
2020-06-27 physics.optics
Conjugate adaptive optics in widefield microscopy with an extended-source wavefront sensor
自适应光学是在显微镜应用中补偿样品引起的像差的策略。一般来说，它需要在样品中存在“引导星”作为局部参考目标。我们描述的共轭自适应光学，这是服从宽视场（即非扫描）显微镜的实施，并可以提供潜在的大视场的像差校正，而不使用导星。我们的实现的一个独特的功能是，它是基于波前传感与单次拍摄分区孔径传感器，提供大的动态范围与扩展的样本兼容。由该传感器和成像相机提供的组合信息使得能够基于通过闭环反馈获得的样本和像差的快速估计来实现鲁棒的图像去模糊。我们提出了我们的技术的理论原理和概念实验演示的证明。
2015-06-10 physics.optics
Digital defocus aberration interference for automated optical microscopy
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出了一种基于数字散焦像差干涉的自动聚焦方法，通过双LED设置实现高效且通用的散焦检测，适用于多种成像模式，显著扩展景深范围。
2026-02-19 physics.optics
Accurate localization microscopy by intrinsic aberration calibration
一个标准的范例，本地化显微镜涉及扩展从二维到三维的工程信息到发射器的图像，和近似的光学像差的场依赖性所产生的误差。我们颠倒了这个标准的范例，引入的概念，充分利用潜在的信息的内在像差的综合校准的普通显微镜，使准确定位的单发射器在整个超宽和深的领域在三维空间。为了完成从微尺度机构，从成像基板到微系统技术的空间信息的提取，我们引入了一个协同的概念，刚性变换的多个发射器的位置在三维空间，提高精度，测试精度，并产生测量在六个自由度。我们的研究阐明了在本地化显微镜的像差效应的挑战，重新定义的挑战作为一个机会，准确，精确和完整的定位，并阐明了一个复杂的微机电系统的性能和可靠性。
2021-07-02 physics.app-ph physics.optics
Towards a holographic approach to spherical aberration correction in scanning transmission electron microscopy
使用纳米制造的电子全息图进行相位调制的最新进展已经展示了如何可以控制电子束的相位。在本文中，我们应用这一概念的校正球差的扫描透射电子显微镜，并证明了空间分辨率的改善。这种全息球面像差校正方法的优点在于其简单性和成本效益。
2017-06-02 physics.ins-det physics.optics
Aberration sensing in fluorescence microscopy using quantum correlations
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎纳米科学研究所）；Georg-August-Universität（哥廷根大学）
该研究利用荧光团的光子反聚束量子关联，通过SPAD阵列直接非侵入性测量PSF，实现快速宽场像差传感，为深组织自适应光学提供新途径。
2026-09-18 physics.optics
Multiplexed wavefront sensing with a thin diffuser
本文提出一种基于薄散射片的单次多路复用波前传感方法，可同时测量多个等晕区的光瞳像差，并在宽场荧光显微镜中验证其能扩展有效校正视场。
2023-05-31 physics.ins-det physics.optics
Aberration correction in epi-fluorescence microscopy using unknown speckle illumination
本文提出一种利用未知散斑照明与匹配重建算法的计算光学方法，通过移动散斑图案采集数据，同时恢复高分辨率图像、点扩散函数、散斑图案和位移，以校正像差并达到或超过衍射极限分辨率。
2023-12-19 eess.IV physics.optics
Differentiable model-based adaptive optics for two-photon microscopy
Center of Advanced European Studies and Research (caesar)（欧洲高级研究中心 (caesar)）
当在生物组织等散射材料中成像时，像差限制了扫描荧光显微镜。用于自适应光学的基于模型的方法利用光学设置的计算模型。这种模型可以与机器学习框架的优化技术相结合，以找到像差校正，如将激光束通过像差聚焦到相机上所证明的那样[arXiv：2007.13400]。在这里，我们将这种方法扩展到双光子扫描显微镜。所开发的无传感器技术发现散射样品中的像差校正，并且将用于一系列成像应用，例如在脑组织中。
2021-04-29 cs.LG physics.optics
Measurement-based estimation of global pupil functions in 3D localization microscopy
我们报告使用的相位恢复程序的基础上极大似然估计（MLE）产生一个改进的，实验校准的模型的点扩散函数（PSF）用于三维（3D）本地化显微镜实验。该方法从简单的校准扫描估计在整个轴向范围内的全局光瞳相位函数（其包括PSF和系统像差两者）。瞳孔函数用于细化PSF模型，从而使实验数据的定位更好。为了证明该程序的实用性，我们将其应用于使用具有6微米轴向范围的四足PSF的显微镜获得的实验数据。相对于基于标量衍射理论的模型，相位恢复模型在3D定位的准确度和精度方面都有显着的提高。的相位恢复模型的定位精度被证明是由估计理论所施加的限制附近，和再现性的过程的特点和讨论。提供了执行相位恢复算法的代码。
2017-05-26 physics.ins-det physics.optics
Aberration-corrected transmission electron microscopy with Zernike phase plates
我们探讨了应用物理相位板（PPs）结合像差校正透射电子显微镜的可能性。相衬传输特性的计算和比较薄膜为基础的Zernike PP，无孔（HF）或伏特PP和静电Zach PP，考虑其相移特性结合部分空间相干性。轻微收敛的照明条件，经常用于高分辨率的应用，与PP成像的效果进行了讨论。未加热的Zernike PP应用于各种纳米材料标本和定性分析的实验清楚地表明了PP和像差校正透射电子显微镜的一般兼容性。计算和实验表明，该方法的好处，其中是一个强大的相位对比度增强的大范围的空间频率。这允许同时成像的原子分辨率的结构和形态特征在纳米尺度，具有最大的相位对比度。计算可以解释为什么HFPP阻尼对比度传递在较高的空间频率。
2022-05-06 physics.ins-det physics.optics
Hybrid-illumination multiplexed Fourier ptychographic microscopy with robust aberration correction
针对傅里叶叠层显微术采集慢、复用方案像差校正不足的问题，提出结合解析像差提取与混合照明的HMFPM方法，仅用20次测量实现4倍于相干衍射极限的分辨率，兼具鲁棒像差校正与高通量成像能力。
2025-09-06 eess.IV physics.optics
Background-Suppressed High-Throughput Mid-Infrared Photothermal Microscopy via Pupil Engineering
中红外光热显微技术具有空间分辨率高、特异性强等优点，是一种很有前途的无标记化学成像技术。最近开发的宽视场MIP成像模式大大提高了速度，并实现了微米级受试者的高通量成像。然而，来自亚波长颗粒的弱散射信号由于强背景光而变得与散粒噪声不可区分，导致有限的灵敏度。在这里，我们展示了背景抑制化学指纹在一个单一的纳米粒子的水平，通过选择性地衰减反射光，通过光瞳工程在收集path. We的技术提供了超过三个数量级的背景抑制准暗场照明epi配置，而不牺牲横向分辨率。我们证明了6倍的信号与背景噪声比的改善，允许同时检测和歧视的数百个纳米粒子在70微米× 70微米的视野。提供了一个全面的光热成像的理论框架，并通过300和500~nm的PMMA珠进行了实验验证。我们的技术的多功能性和实用性通过高光谱暗场MIP成像S。aureus和E.大肠杆菌
2021-04-13 physics.app-ph physics.optics
Fast & Furious focal-plane wavefront sensing
我们提出了两个互补的算法，适用于使用焦平面测量控制波前校正器具有极高的空间分辨率。该算法使用线性近似来迭代地最小化焦平面相机所看到的像差。第一种算法Fast & Furious（FF）使用弱像差假设和光瞳对称性来实现快速波前重建。第二种算法是FF的扩展，可以处理任意瞳孔形状;它使用Gerchberg-Saxton风格的误差减少来确定瞳孔幅度。模拟和实验结果显示的空间光调制器控制的波前分辨率为170 × 170像素。该算法将Strehl比从约0.75增加到0.98-0.99，并且在整个320 x 320像素的记录图像中降低了散射光的强度。剩余波前均方根误差估计为约0.15拉德与FF和约0.10拉德与FF-GS。
2014-06-04 astro-ph.IM physics.optics
DeepFilters: Scattering-Aware Pupil Engineering with Learned Digital Filter Reconstruction for Extended Depth of Field Microscopy
Boston University, Department of Electrical and Computer Engineering（波士顿大学电气与计算机工程系）；Georgia Tech Research Institute, Electro-Optical Systems Lab（佐治亚理工研究学院电光学系统实验室）；Boston University, Department of Biology（波士顿大学生物学系）；Harvard Medical School, Brigham and Women’s Hospital, Department of Orthopedic Surgery（哈佛医学院布里特妇女医院骨科系）；Boston University, Neurophotonics Center（波士顿大学神经光子学中心）；Boston University, Department of Biomedical Engineering（波士顿大学生物医学工程系）
本文提出DeepFilters框架，通过校准的可微前向模型联合优化参数化瞳孔滤波器和基于数字滤波器的重建网络，实现无需重新训练的广泛泛化，扩展PSF至400微米以上并在生物组织中实现120微米深度的信号恢复。
2026-05-13 cs.CV physics.optics
Coherence and aberration effects in surface plasmon polariton imaging
我们从理论和实验上研究了表面等离子体激元相干成像，无论是通过薄金属膜泄漏辐射显微镜或通过厚金属膜干涉显微镜。使用严格的模式形式主义的基础上标量惠特克潜力，我们开发了一个系统的分析和矢量的方法，适用于分析相干成像涉及表面等离子体激元。这项研究包括几何像差由于折射率失配发挥了重要作用，最近的实验使用泄漏辐射显微镜的解释。我们比较我们的理论与实验使用经典或量子近场扫描光学显微镜探针，并表明该方法导致记录的光学图像的充分解释。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phase Diverse Phase Retrieval for Microscopy: Comparison of Gaussian and Poisson Approaches
本文在宽场显微学仿真中比较了高斯与泊松噪声模型的相位多样性像差估计算法，发现泊松算法在多数情况下性能更优、鲁棒性更强，而高斯算法在低光条件下表现更好。
2023-08-01 eess.IV physics.optics
Near-real-time diagnosis of electron optical phase aberrations in scanning transmission electron microscopy using an artificial neural network
在最先进的扫描透射电子显微镜中优化空间分辨率的关键是能够精确测量和校正探针形成透镜的电子光学像差。已经提出了具有最大精度和准确度的用于像差测量和校正的几种诊断方法，尽管通常以相对长的采集时间为代价。在这里，我们说明了如何使用人工智能来提供近实时的诊断畸变从个人Ronchigrams。由于显微镜条件可能快速变化，以及基于MEMS的硬件校正元件的操作（其固有稳定性低于传统电磁透镜），因此所展示的像差测量速度非常重要。
2022-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Space Charge Aberrations in Single Shot Time-Resolved Transmission Electron Microscopy
本文讨论了空间电荷场对Single Shot时间分辨电子显微镜（TEM）成像性能的影响。使用格林函数微扰方法，我们推导出空间电荷非线性对成像过程和相关的像差系数的影响的分析估计。这些系数对初始光束相空间分布的依赖关系被阐明。粒子跟踪模拟的结果进行了验证，并提供了基本的缩放律的时间和空间分辨率之间的权衡在单次拍摄时间分辨TEM。
2020-10-08 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Differential OTF Wavefront Sensing
提出了一种基于图像的成像系统光瞳复场测量方法。两个点源图像，一个与一个小的修改引入瞳孔，使用一个简单的和非迭代算法相结合。非干涉方法是基于光学传递函数（OTF）的变化，给出微分OTF（dOTF）。dOTF包括复光瞳场的两个图像，其关于光瞳修改的位置被共轭和反射，留下遮蔽一些光瞳的重叠。可以通过在光瞳边缘附近引入修改来最小化重叠。通过使用第二修改和第三点源图像，可以完全消除重叠区域。光瞳场通过光瞳场的变化进行卷积，因此较小的修改区域是优选的。非单色光，但结果导致由分数带宽确定的成比例径向模糊。我们包括一些简单的演示实验，包括使用瞳孔阻塞和移动单个变形镜致动器作为瞳孔修改。在每种情况下，即使当瞳孔掩模未知并且波前像差很大时，也容易恢复复杂的波前。
2013-09-26 astro-ph.IM physics.optics
Aberration measurement and correction on a large field of view in fluorescence microscopy
由样品和/或样品架引起的像差限制了光学显微镜的分辨率。波前校正可以使用具有波前无传感器优化算法的可变形反射镜来实现，但是，尽管这些系统很复杂，但校正的水平通常限于显微镜视场中的小区域。在这项工作中，我们提出了一个即插即用的像差测量和校正模块。波前校正是通过使用旋转瞳孔像差测量和闭环控制可变形透镜的直接波前重建来执行的。透镜校正视场中心的像差，在边缘留下残余像差，这些残余像差通过非等晕去卷积来去除。我们目前的实验结果，在荧光显微镜，具有广泛的领域和光片荧光显微镜。这些结果表明，在整个视场的检测和校正，可以实现与紧凑的透射模块放置在荧光显微镜的检测路径。
2021-06-03 physics.comp-ph physics.ins-det physics.med-ph
Light-based electron aberration corrector
Charles University（查理大学）
本研究提出利用光场与电子透镜相互作用实现球形像差完全补偿，为高分辨率电子显微镜提供了一种紧凑且可调的校正方案。
2025-09-24 physics.optics quant-ph
Synthetic aperture holographic third harmonic generation microscopy
本文首次实现三次谐波产生全息显微镜，通过空间合成孔径成像重建复信号场，并开发像差校正算法消除相位畸变引起的像差，实现无标记生物成像。
2024-02-06 physics.app-ph physics.optics
Confocal Raman Microscopy with Adaptive Optics
本研究首次将自适应光学引入共焦拉曼显微镜，采用光流控透射式空间光调制器的无波前传感器方案抵消像差，可无缝适配商用显微镜无需硬件改造，实验实现最高3.5倍信号增强，为生物无标记分子研究提供了基础。
2024-09-13 physics.app-ph physics.optics
Moment analysis of focus-diverse point spread functions for modal wavefront sensing of uniformly illuminated circular-pupil systems
提出了一种新的利用焦点分散的点扩散函数进行模式波前传感的概念。这是基于测量的PSF的相对简单的图像矩分析，这将其与其他焦平面波前传感技术（FPWFS）区分开来。所提出的几何分析表明，图像的时刻是波像差系数的非线性函数，但注意到，焦点多样性（FD）基本上是从别人的关注的系数，导致一组线性方程，其解决方案对应于模态系数估计。所提出的概念验证模拟表明，特别是在WFS中具有强烈畸变的高SNR对象的概念的潜力。
2012-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Exceeding the limits of algorithmic self-calibration in super-resolution imaging
傅立叶重叠关联显微术是一种计算成像技术，其在大视场上提供定量相位信息和高分辨率。虽然该技术与传统显微镜相比具有许多优点，但由于未知的光学像差导致的模型失配会显着限制重建质量。解决这个问题的许多尝试依赖于将瞳孔恢复嵌入重建算法。在本文中，我们证明了一个纯粹的算法方法的局限性，并评估实施一个简单的，专用的校准程序的优点。在模拟中，我们发现，对于目标样本重建误差，我们可以在没有任何像差校正的情况下成像，最大像差幅度为$λ$ /40。当我们使用算法自校准时，我们可以将像差幅度增加到$λ$ /10，并且使用我们的原位散斑校准技术，该工作范围进一步扩展到$λ$ /3的最大像差幅度。因此，可以通过使用单独的校准过程来权衡复杂性和准确性，这对于较大的像差特别有用。
2021-09-15 eess.IV physics.optics
Aberration free synthetic aperture second harmonic generation holography
提出SHG全息合成孔径成像方法，通过采集不同入射角全息图扩展空间频率支持并校正输入输出瞳面相位像差，实现衍射极限成像。
2023-05-19 physics.app-ph physics.optics
Investigations of optical aberration on quantum diamond microscopy toward high spatial resolution and sensitivity
本研究针对量子金刚石显微镜中金刚石导致的光学像差问题，建立含像差的衍射模型验证成像效果，定量评估厚度对分辨率的限制，提出减薄金刚石的解决方案，为提升QDM性能提供支撑。
2025-05-17 cond-mat.other physics.optics
Aberration control in quantitative widefield quantum microscopy
基于金刚石中氮空位（NV）中心的宽场量子显微术已经成为一种强大的技术，用于以亚微米分辨率定量绘制磁场。然而，到目前为止，该技术的准确性尚未详细描述。在这里，我们表明，在成像系统中的光学像差可能会导致大的系统误差的测量量超出微不足道的模糊。我们引入一个简单的理论框架来模拟这些影响，它扩展了点扩散函数的概念，光谱成像的域。利用该模型，模拟了不同情况下测试磁性样品的磁场成像，并量化了由此产生的误差。然后，我们将该模型应用到以前公布的数据，表明明显的磁异常可以解释的存在下的光学像差，并展示了后处理技术，以提高精度检索源量。这项工作提出了一个指南，以预测和减轻像差引起的伪影在定量NV为基础的宽视场成像和光谱成像更一般。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Vectorial phase retrieval in super-resolution polarization microscopy
针对偏振相关像差导致PSF畸变的问题，提出基于空间依赖Jones矩阵的矢量模型，并利用含相位与偏振多样性的PZ-stack进行非线性相位恢复。
2024-02-06 physics.bio-ph physics.optics
Comparative analysis of imaging configurations and objectives for Fourier microscopy
傅里叶显微镜正成为光学纳米结构和量子发射器分析的一个越来越重要的工具。然而，实现定量傅立叶空间测量需要全面了解光学显微镜引入的像差的影响，光学显微镜已针对传统的实空间成像进行了优化。在这里，我们提出了一个详细的框架，用于分析几种常见的傅立叶成像配置的显微镜物镜的性能。为此，我们从尼康，奥林巴斯和蔡司使用从专利文献中推断的参数，并确认，在可能的情况下，通过物理拆卸的目标模型。然后，我们研究的像差最相关的傅立叶显微镜，包括不同的物镜类的切趾因子的对准公差，放大倍率对调制传递函数的影响，和渐晕引起的减少宽场测量的有效数值孔径。基于这种分析，我们确定了最佳的物镜类和成像配置傅立叶显微镜。此外，作为未来研究的资源，本分析中使用的目标和设置的Zemax文件已公开提供。
2015-10-27 physics.optics
Super-pupil beam engineering for enhanced confinement of azimuthally polarized depletion beams
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
本文提出了一种基于超孔径工程原理的 azimuthally 极化环形消光束，通过优化入瞳径向振幅分布，实现了更紧密的中心环形结构，提升了荧光消光显微镜的横向分辨率。
2026-09-22 physics.optics
Computational aberration-retrieval with entangled photons
Sorbonne Université, CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎纳米科学研究所）；Laboratoire Kastler Brossel, ENS-Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Collège de France（卡斯特尔-布罗塞尔实验室，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法兰西学院）
本文提出利用纠缠光子对的空间相关性直接反演像差的自适应光学策略，以二阶相关函数为度量，仅需少量测量即可确定校正，无需图像反馈或迭代优化，为量子增强显微镜提供高效新框架。
2026-09-28 physics.optics quant-ph
DeepFocus: Fast focus and astigmatism correction for electron microscopy
DeepFocus是一种纯数据驱动的扫描电镜像差校正方法，能在低信噪比下快速对焦和校正像散，处理速度比现有方法快一个数量级，且易于重新校准。
2023-05-08 eess.IV physics.ins-det physics.optics
Miniature optical planar camera based on a wide-angle metasurface doublet corrected for monochromatic aberrations
光学超颖表面是纳米散射体的二维阵列，其以亚波长空间分辨率修改光学波前。他们准备通过实现复杂的低成本系统来彻底改变光学，在这些系统中，多个超颖表面被光刻堆叠并与电子器件集成。对于成像应用，超表面堆栈可以执行复杂的图像校正，并且可以直接与图像传感器集成。在这里，我们证明了这个概念与一个微型平面相机集成的单片超曲面透镜双校正单色像差，和图像传感器。作为鱼眼摄影物镜的双合透镜具有0.9的小$f$数，大于60 $^\circ\times$ 60 $^\circ$的视角，并且以70%的聚焦效率在850 nm波长下操作。该相机表现出几乎衍射极限的图像质量，这表明该技术在显微镜，摄影和计算机视觉光学系统开发中的潜力。
2016-10-19 physics.optics
Dual deconvolution multifocal fluorescence response matrix microscopy for aberration-free high-throughput super-resolution imaging
Korea University（高丽大学）；Pusan National University（釜山国立大学）
该研究提出自适应多焦点照明的双反卷积多焦点荧光响应矩阵显微术，减少相机帧数量，实现高通量无像差超分辨成像，可用于小鼠组织的高分辨率体积成像。
2026-10-14 physics.app-ph physics.bio-ph physics.comp-ph
High-resolution, large field-of-view label-free imaging via aberration-corrected, closed-form complex field reconstruction
提出闭式复场重建方法APIC，融合FPM和Kramers-Kronig优势，实现高分辨率大视场无标记成像，无需迭代即可校正像差，速度提升2.8倍，鲁棒性优于FPM。
2023-09-01 eess.IV physics.optics
3D space-variant modal deconvolution with computed point spread functions
Boston University（波士顿大学）；MIT（麻省理工学院）
本文提出一种基于空间变化模态反卷积的三维荧光反卷积方法，利用ZEMAX衍生的点扩散函数，无需引导星或校准测量，有效处理无对称性的空间变化像差。
2025-11-28 physics.optics
Multiphoton Label-Free ex-vivo imaging using a custom-built dual-wavelength microscope with chromatic aberrations compensation
无标记多光子显微镜是一种非常强大的光学显微镜，可用于研究样品，无需外源荧光探针，保留了多光子方法的主要优点，如更长的穿透深度和固有的光学切片，同时打开了使用不同技术进行系列检查的可能性。在无标记MPM的许多变化中，高次谐波产生（HHG）是最有趣的一个，因为它通常具有较低的光毒性，这使得对样品的检查特别容易受到光损伤。HHG和普通双光子显微镜（TPM）是成熟的技术，经常用于几个研究领域。然而，它们需要大量的微调才能充分利用，并且通常优化的条件差异很大，使得它们很难在不损害可提取信息的情况下并行执行。在这里，我们展示了我们定制的多光子显微镜，它能够同时进行TPM和HHG，而不会对结果产生任何影响，这要归功于两个独立的、单独优化的激光源，具有完全色差补偿。我们还将我们的设置应用于检查过多的离体样品，以证明我们的方法的显着优势。
2017-09-28 physics.bio-ph physics.optics
Large depth-of-field tracking of colloidal spheres in holographic microscopy by modeling the objective lens
全息显微镜已经发展成为一种强大的3D粒子跟踪工具，在高帧速率下产生纳米级的精度。然而，目前的粒子跟踪算法忽略了显微镜物镜对记录全息图形成的影响。因此，全息显微镜中的粒子跟踪目前仅限于远高于显微镜焦点的粒子。在这里，我们表明，建模的无像差透镜的效果，允许跟踪粒子以上，附近，和下面的全息显微镜的焦平面，景深加倍。最后，我们使用我们的模型来确定条件下，忽略透镜的影响是合理的，在什么条件下，它会导致系统误差。
2019-10-31 physics.optics
Increasing the resolution of transmission electron microscopy by computational ghost imaging
本研究通过数值模拟，提出在透射电子显微镜中创新性地应用计算鬼成像技术，利用单像素探测器结合结构化照明来克服相干像差限制，并在8电极器件示例中实现了超越像差极限2倍的分辨率提升。
2023-11-10 physics.ins-det physics.optics
Laser scanning reflection-matrix microscopy for label-free in vivo imaging of a mouse brain through an intact skull
我们提出了一种激光扫描反射矩阵显微镜相结合的激光焦点的扫描和宽场映射的电场的后向散射波消除高阶像差，即使在存在强烈的多次光散射噪声。与传统的共焦激光扫描显微镜，我们记录的振幅和相位图的反射波从样品不仅在共焦针孔，但也在其他非共焦点。这些额外的测量导致我们构建一个时间分辨的反射矩阵，与样品诱导的照明和检测路径的像差分别识别和校正。我们实现了在体反射成像的有髓轴突通过一个完整的头骨的活小鼠的空间分辨率接近理想的衍射极限。此外，我们证明了近衍射限制的多光子成像通过一个完整的头骨，通过物理校正从反射矩阵确定的像差。所提出的方法有望扩大应用范围，其中生物组织内部的详细微观信息的知识是至关重要的。
2019-10-08 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
Electron Beam Aberration Correction Using Optical Near Fields
自由电子与光学近场之间的相互作用作为一种在空间、时间和能量上操纵电子波函数的方法正引起越来越多的关注。依靠目前可达到的实验能力，我们设计的光学近场板上的电子波函数，可以在很大程度上纠正球面像差，而不涉及电子光学中的电或磁透镜的横向相位印记，并进一步产生按需的横向焦斑轮廓。我们的工作介绍了一种基于光-电子相互作用的破坏性和强大的像差校正方法，可以导致紧凑和多功能的时间分辨自由电子显微镜和光谱学。
2020-04-24 cond-mat.other physics.optics
A new microscopy for imaging retinal cells
评估和监测人类视网膜中的细胞健康是至关重要的，并遵循视网膜疾病的时间进程，在不可逆的视力丧失之前检测病变并评估治疗效果。为了实现这一目标，一个主要的挑战是以非侵入性的方式对人眼中的视网膜细胞进行成像和量化。尽管在光学相干断层扫描（OCT）和自适应光学系统中取得了惊人的进步，但许多这些细胞的体内成像受到细胞反射对比度极低的事实的限制。在这里，我们报告了一个重大的进步，提出并证明了一个根本不同的方法相比，OCT可视化视网膜细胞的高对比度，分辨率和采集时间适合临床使用。该方法使用在暗场配置中提供高数值孔径的经巩膜照明。由视网膜色素上皮（RPE）和脉络膜反向散射的光为视网膜的上层提供前向照明，从而提供透射照明条件。通过收集通过瞳孔的散射光，部分相干照明产生暗场图像，暗场图像被组合以重建具有由眼睛的瞳孔给出的两倍的数值孔径的准定量相位图像。检索的准定量相位图像（QPI）的细胞在离体人和猪的眼睛进行了验证与那些采取了标准的QPI系统。然后，我们将该技术应用于人眼，在没有瞳孔扩张的情况下，我们证明了在几秒钟内将视网膜细胞成像到视网膜色素上皮的可行性。
2017-12-20 physics.bio-ph physics.optics
An original image slicer designed for Integral Field Spectroscopy with NIRSpec/JSWT
积分场光谱学（IFS）为扩展的二维场的每个空间样本同时提供光谱。它由一个积分场单元（IFU）组成，它沿着摄谱仪的入口狭缝对初始场进行切片和重新排列。本文提出了一种基于先进的图像切片器概念的IFU的原创设计。为了减少光学像差，光瞳镜和狭缝镜被布置成扇形配置，这意味着每个元件上的入射光束和反射光束之间的角度被最小化。扇形像分割器在波前误差方面比经典像分割器提高了2倍，而且它在视场中的微分像差可以忽略不计。作为合作伙伴，我们将在NIRSPEC/IFU招标中展示其提案所使用的LAM设计。
2005-12-01 astro-ph physics.optics
Depth-adapted adaptive optics for three-photon microscopy
University of Oxford（牛津大学）
本文提出了一种深度适应的自适应光学框架，通过动态匹配照明光束剖面和像差校正基函数，提升三光子显微成像在深部活体成像中的性能和稳定性。
2026-03-03 cs.SY eess.SY physics.optics
Fourier DiffuserScope: Single-shot 3D Fourier light field microscopy with a diffuser
光场显微镜（LFM）在显微镜的传感器平面附近使用微透镜阵列（MLA），以实现样品的单次3D成像，而无需任何移动部件。不幸的是，LFM的3D能力伴随着焦平面处的横向分辨率的显著损失。将MLA放置在显微镜的光瞳平面附近，而不是图像平面，可以减轻伪影并提供有效的前向模型，以视场（FOV）为代价。在这里，我们展示了提高分辨率在一个大的体积与傅立叶DiffuserScope，它使用光瞳平面中的漫射器编码3D信息，然后计算重建体积通过解决稀疏约束的逆问题。我们的漫射器由随机放置的具有不同焦距的微透镜组成;与传统的MLA相比，随机位置提供了更大的FOV，并且不同的焦距改善了轴向深度范围。为了预测系统性能的基础上扩散参数，我们首次建立了一个理论框架和设计准则，这是通过数值模拟验证，然后建立一个实验系统，实现$< 3$ μ m横向和$4$ μ m轴向分辨率超过$1000 \times 1000 \times 280$ μ m $^3$体积。我们的扩散器设计优于LFM中使用的MLA，在更大的体积上提供更均匀的分辨率，无论是横向还是轴向。
2020-09-16 eess.IV physics.optics
Multi-Spectral Reflection Matrix for Ultra-Fast 3D Label-Free Microscopy
本文提出多光谱反射矩阵方法，通过稀疏照明与多波长干涉测量实现像差校正，在不透明人角膜上以290 nm分辨率和1 Hz帧率实现三维无标记成像，为实时活体深层组织检测的全数字显微镜奠定基础。
2024-09-10 eess.IV physics.optics
