符合成本效益的數位全息顯微鏡克服衍射限制側面解析度的挑戰

全息顯微鏡是用於詳細細細胞分析的常見定量工具。隨著高解析度圖像傳感器的開發，可以數字記錄全息圖，允許對活細胞進行非侵入性觀察和分析，而不會損壞細胞結構。

數字全息顯微鏡是一種有效的無標籤生物醫學成像技術，可以完全訪問樣本的振幅和相位分佈。

可以通過開發所需的 DH 條件並將它們與各種成像系統整合來同時研究微結構和活細胞的生化、機械和形態特性。

平面波照明通常用於 DH 顯微鏡；成像設置的側面分辨率受其數值光圈和波長限制。較短波長源（X 射線或紫外線）可以增加橫向分辨率。但是，它們可能會損壞某些樣本，包括生物組織。

具有大數值光圈的顯微鏡可實現更大的數值光圈。但是，這會導致對焦深度和工作距離有限。

結構化照明 (SI) 是一種有前途的技術，通過以週期模式照明樣本來提高成像系統的解析度。但是，這種方法很耗時，機械振動可以增加時間噪音水平。

SI 實現將受益於共通路徑幾何圖形，因為它確保了長時間內參數的穩定性。

傳統的 DH 顯微鏡系統與採用雙鏡片和格柵系統的 SI 方法集成。建議的方法是基於雙鏡干涉儀的修改後的共通路配置。

修改的配置允許使用格柵產生的結構性光，以提高 DH 技術的解析度。它涉及傳統照明（CI）和合成照明（SI）全息圖的兩個軸外獲取。

結構化光線將高頻元件帶入可見光譜中。因此，SI 全息圖混合了低頻和高頻信息。傳統照明全息圖的頻譜被移除，以確保 SI 全息譜中樣本的高頻元件和低頻信息不會重疊。

使用數值自動對焦技術和角頻譜傳播 (ASP) 方法計算全息的振幅。拍攝兩個影像後，一個用於 CI 模式，另一個用於 SI 模式，全息圖的角光譜將被數位過濾並傳輸，以創建樣本的高解析度影像。

透過結合緊湊型磁碟所提供的 SI 模式與 Fresnel 雙 prisma 建立的通用路徑離軸幾何，開發了一種低成本且高度穩定的影像振幅和相位分佈的方法，具有雙倍增強空間解析度。

標準測試樣本的實驗結果驗證了比傳統成像系統的預測解析度增強，因為建議的方法成功檢測細胞的雙凹結構。

使用標準測試樣本測試測試了橫向分辨率預測。研究結果顯示，基於雙極體的 DH 顯微鏡的 SI 系統的品質係數優於 CI-DH 系統。

整合式 SI 和雙鏡干涉儀設置需要兩個全息圖，而無需移動格柵，其共通路設計提供了一個非常穩定的系統，適用於多拍攝成像技術。

由於光學路徑長度緊密和雙鏡偏移的波強度相同，形成高對比度和線性邊緣，提高了測量的準確性。

建議的方法忽略二次相位係數對重建相位圖的影響，使兩個樑都具有相同的曲率。因此，基於弗雷斯內爾雙價的共通路徑配置是消除不需要和不相關的相位波動的有效技術。

此外，此定量 DH 系統因其可調節的邊緣調製、易於安裝和低廉的成本，因此適用於高解析度 3D 相位成像。

與標準 DH 顯微鏡相比，建議的 DH 技術為活細胞提供高解析度，更詳細的成像。此外，它可以與各種光學顯微鏡連接，以產生無標籤的多模式成像。 $谷歌-C(GOOG.US)$ $蘋果(AAPL.US)$ $微美全息(WIMI.US)$