Phase Aberrations in Diffraction Microscopy
在相干X射线衍射显微镜中，记录由相干X射线照射的样品产生的衍射图案，并且计算机算法恢复未测量的相位以合成图像。通过避免使用透镜，分辨率原则上仅受记录的最大散射角的限制。然而，成像任务从实验转移到计算机，并且该算法在存在噪声和有限的先验知识的情况下恢复有意义的图像的能力可能在重建图像中产生像差。我们分析了相位恢复算法产生的低阶像差。我们提出了两种方法来提高重建的精度和稳定性。
2005-10-06 physics.optics
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
Calibration-free quantitative phase imaging using data-driven aberration modeling
提出了一种数据驱动的方法来补偿无标定定量相位成像（QPI）中的光学像差。与需要额外测量或背景区域来校正像差的现有方法不同，我们利用深度学习技术来建模成像系统中的像差物理学。我们通过使用基于U网的深度神经网络来演示单次像差校正场图像的生成，该深度神经网络学习具有像差的光场和像差校正场之间的转换。我们的方法的高保真度被证明对各种融合的真核细胞的2D和3D QPI测量，基准对传统的方法，使用背景扣除。
2020-07-26 eess.IV 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
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
Field of view advantage of conjugate adaptive optics in microscopy applications
光学显微镜的成像性能会因样品引起的像差而降低。消除这些像差的影响的一般策略是使用可变形反射镜（DM）来应用波前校正。在大多数情况下，DM与显微镜光瞳共轭放置，称为光瞳自适应光学（AO）。当像差是空间变化的时，替代配置涉及将DM共轭物放置到主像差源，称为共轭AO。对于空间变化像差由定义明确的相位屏产生的简化情况，我们提供了两种配置的理论和实验比较。我们特别注意由此产生的校正视场（FOV）。发现共轭AO提供显著的FOV优势。虽然这一结果在天文学界是众所周知的，但我们的目标是专门为光学显微镜界重新塑造它。
2015-01-12 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
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
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
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
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
Impact of aberrations in SLM-based far-field holography
University of Stuttgart, Institute of Applied Optics（斯图加特大学应用光学研究所）
研究通过相机回路校准相位-only SLM，探讨远场全息中像差对图像质量和衍射效率的影响，并评估斑点对比度。
2026-02-04 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Transmission Electron Microscopy at the Quantum Limit
针对现有剂量高效电子显微镜构想与量子计量学关联不足的问题，本研究提出计算单电子携带信息量的框架，可评估显微镜架构相对单位剂量信息量子极限的效能，且相位成像下该极限比无像差Zernike相位衬度高至少一个数量级。
2022-01-23 physics.app-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
DeepPD: Joint Phase and Object Estimation from Phase Diversity with Neural Calibration of a Deformable Mirror
HHMI Janelia Research Campus（HHMI贾能ia研究园区）；University of Chicago（芝加哥大学）
DeepPD提出一种深度学习框架，结合神经表示与可变形镜学习模型，仅用五张图像联合估计相位和物体，提升荧光显微镜重建质量与鲁棒性。
2025-04-19 cs.LG 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
Inline calibration of spatial light modulators in nonlinear microscopy
本研究提出一种非线性显微镜纯相位空间光调制器校准方法，以显微镜图像为校准测量无需额外硬件，适配多光子激发荧光的非线性信号，在弱光、强光漂白条件下仍有效。
2025-05-28 physics.optics
Three-dimensional virtual refocusing of fluorescence microscopy images using deep learning
University of California, Los Angeles（加利福尼亚大学洛杉矶分校）；California Nano Systems Institute (CNSI)（加州纳米系统研究所）；David Geffen School of Medicine（大卫·格芬医学院）；Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学）
三维（3D）荧光显微术通常需要轴向扫描以在不同平面处捕获样品的图像。在这里，我们证明了可以训练深度卷积神经网络，以将2D荧光图像虚拟地重新聚焦到样本体积内的用户定义的3D表面上。有了这个数据驱动的计算显微镜框架，我们使用在单个焦平面获取的荧光图像的时间序列在3D中成像秀丽隐杆线虫蠕虫的神经元活动，数字化地将显微镜的景深增加了20倍，而无需任何轴向扫描，额外的硬件，或成像分辨率或速度的权衡。此外，我们证明了这种基于学习的方法可以校正样品漂移，倾斜和其他图像畸变，所有这些都是在采集单个荧光图像后进行数字化处理的。这种独特的框架还将不同的成像模式相互交叉连接，使单个宽场荧光图像的3D重新聚焦能够匹配在不同样品平面获得的共焦显微镜图像。这种基于深度学习的3D图像重聚焦方法对于3D生物样品的成像和跟踪可能是变革性的，特别是在延长的时间段内，减轻了与标准3D荧光显微镜技术相关联的光毒性、样品漂移、像差和散焦相关的挑战。
2019-11-02 cs.CV cs.LG physics.app-ph
Towards absolute calibration of optical tweezers
针对光镊的绝对力标定问题，在对现有理论模型进行评述的基础上，提出并验证了考虑玻璃/水界面球差的Mie-Debye-Spherical Aberration（MDSA）理论的结果。这个第一原理理论完全是根据实验可获得的参数（不可调节）来制定的。仔细的实验测试的MDSA理论，在两个实验室进行，具有非常不同的设置，描述。给出了一个详细的描述所采用的程序来测量激光束腰，本地光束功率在透明的微球被镊子，微球半径和陷阱的横向刚度，作为半径和高度的函数（倒置显微镜）样品室。我们发现，对于从Rayleigh域到大半径的宽尺寸范围（包括实践中最常使用的值）以及不同的腔室高度（无论是客观的过度填充还是填充不足），我们通常与MDSA理论预测非常一致。结果渐近接近几何光学的平均尺寸区间，因为他们应该，这已经发生的尺寸参数不大于1。MDSA预测的捕获阈值，刚度峰的位置，刚度随高度的变化，多个平衡点和“跳跃”的影响，其中进行了验证。剩余的差异归因于焦点退化，可能是由红外线中的物镜像差引起的，尚未包括在MDSA理论中。
2006-12-30 physics.bio-ph physics.optics
Scattering correcting wavefront shaping for three-photon microscopy
三光子（3P）显微镜由于其在深层组织中的优越性能而受到关注。然而，像差和光散射仍然是高分辨率成像可达到的深度范围的主要限制之一。在这里，我们展示了散射校正波前整形与一个简单的连续优化算法，由集成的3P荧光信号的指导。我们展示了散射层后面的聚焦和成像，并研究了不同样品几何形状和反馈非线性的收敛轨迹。此外，我们通过小鼠头骨成像，并展示了一种新的快速相位估计方案，大大提高了速度，可以找到最佳的校正。
2022-06-27 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
Calibration of systematic distortions in quantum emitter localization microscopy for deterministic nanophotonic fabrication
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Johannes Kepler University Linz（林茨约翰·开普勒大学）
研究量子发射器定位显微镜系统畸变校准问题，用光刻定义的金纳米盘阵列作参考，通过泽尼克矢量场模型校准光学畸变，提高了量子发射器集成精度。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
System calibration method for Fourier ptychographic microscopy
傅立叶重叠关联显微术（FPM）是近年来提出的一种高分辨率、宽视场的定量相位成像技术。在现有的FPM成像平台中，像差、LED光强波动、参数缺陷和噪声等都是系统误差的主要来源，它们会严重影响重建结果，产生伪影。虽然人们对这些问题进行了研究，并分别提出了一些特殊的方法，但还没有一种方法可以解决所有的问题。然而，在实际情况下，系统误差是多种来源的混合。由于相似的伪影，很难区分一种误差源。为此，我们报告了一个系统校准程序，称为SC-FPM，基于模拟退火（SA）算法，LED强度校正和自适应步长策略，其中涉及在每个迭代步骤的误差矩阵的评估，其次是重新估计准确的参数。在仿真和实验中均取得了良好的性能。所提出的系统标定方案提高了FPM的鲁棒性，放宽了实验条件，使FPM更加实用。
2017-03-16 physics.ins-det physics.optics
Calibration-free single-frame super-resolution fluorescence microscopy
Palacký University Olomouc（帕拉茨基大学）
该研究提出一种深度学习方法，无需校准即可从单帧衍射极限相机重建超分辨率荧光图像，可实现7倍分辨率提升，泛化能力强，适用于标准宽场装置的快速密集或光敏感样本成像。
2026-08-19 physics.optics quant-ph
Universal adaptive optics for microscopy through embedded neural network control
针对自适应光学难以跨显微镜模态迁移的问题，本文提出嵌入控制环路、融合成像物理的轻量神经网络无波前传感器AO方法，并在多种显微镜和复杂条件下验证其优越校正性能与可解释性。
2023-04-25 cs.SY eess.IV eess.SY
High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization
点扩散函数（PSF）工程在单发射器定位中用于测量3D中的发射器位置以及可能的其他参数，诸如发射颜色或偶极取向。高级点扩展函数模型（例如实验点扩展函数的样条拟合或矢量点扩展函数模型）可用于相应的定位算法，以便正确地对复杂的斑点形状和变形进行建模。光学架构和拟合模型的复杂性使得PSF工程方法对光学像差特别敏感。在这里，我们提出了一个校准和校准协议的荧光显微镜配备了空间光调制器（SLM）的目标是建立一个波前误差远低于衍射极限的复杂工程PSF的最佳应用。我们实现了高精度的波前控制，在校准程序后的30分钟时间窗口内低于20 m $λ$波前像差的水平，使用单独的光路来校准SLM的像素到像素的变化，以及SLM相对于光轴和傅立叶平面在3 $μ$ m（$x/y$）和100 $μ$ m（$z$）误差内的对准。从矢量PSF模型到珠$z$ -堆叠的拟合中检索像差，并且用与SLM校准步骤的误差相当的残余波前误差来补偿像差。这种经过良好校准和校正的设置使得创建非常适合矢量PSF模型的复杂“3D+ $λ$”PSF成为可能。原理验证珠实验显示，在1 $μ$ m的轴向范围内，$x$、$y$和$λ$的精度低于10 nm，$z$的精度低于20 nm，具有2000个信号光子和12个背景光子。
2018-03-23 physics.optics
Analytic Fourier ptychotomography for volumetric refractive index imaging
本文提出解析傅里叶叠层衍射层析成像（AFP），通过解析求解逆散射问题，无需迭代优化或轴向扫描，实现无像差三维折射率成像，显著提升分辨率与图像质量。
2025-04-22 physics.optics
Inline holographic microscopy through fiber imaging bundles
光纤成像束被广泛地用作薄的、被动的图像导管，用于内窥镜和内窥镜显微术，特别是用于共焦荧光成像。通过光纤束的全息显微术更具挑战性;相位共轭方法很复杂，需要大量的校准。本文介绍了如何简单的内联全息显微镜可以通过成像束使用部分相干照明光源从多模光纤。样品在透射中成像，其中强度全息图由束采样并传输到远程相机。然后，全息图可以被数值重新聚焦的体积成像，实现约6微米的分辨率超过1毫米的深度范围。该计划不需要任何复杂的事先校准，因此是不敏感的弯曲。
2020-09-15 eess.IV physics.optics
Single Exposure Quantitative Phase Imaging with a Conventional Microscope using Diffusion Models
利用色差和扩散模型实现单次曝光的高精度相位成像，提升生物医学应用的效率。
2024-12-20 cs.AI eess.IV physics.optics
