光學顯微成像技術的案例
前沿進展 | 多焦點光場顯微成像技術
發表Nature Communications、IEEE TPAMI、TCI、NIPS、CVPR等SCI/EI論文100余篇；授權國家/國際發明專利70余項，獲得2018年紐倫堡國際發明展金獎 2 項，2022年日內瓦國際發明展金獎1項；獲2019年國家科技進步二等獎1項（第一完成人），2012年國家技術發明一等獎1項（第二完成人）。
吳嘉敏，清華大學自動化系助理教授，博士生導師，清華-IDG/麥戈文腦科學研究院，研究員。致力于計算成像、顯微儀器與跨尺度數據理解的交叉研究，提出了掃描光場成像原理與數字自適應光學架構，參與研制系列計算光場成像儀器，為系統性地研究哺乳動物在體大規模細胞間相互作用提供了利器。主持基金委優秀青年科學基金項目、面上項目、科技部顛覆性技術專項等，獲阿里巴巴達摩院青橙獎，入選亞太區TR35，近五年在Cell、Nature、Nature Photonics等期刊發表論文40余篇，授權發明專利30余項。
參考文獻
[1] Cong L, Wang Z, Chai Y, Hang W, Shang C, Yang W, et al. Rapid whole brain imaging of neural activity in freely behaving larval zebrafish ( Danio rerio).
展開 懸浮成像技術與VR，Ansys Speos光學在手機背殼立體成像中的應用
為了實現手機外觀設計的差異化，各家廠商開始在手機背殼上越來越多地應用新型光學成像技術。當前，使用集成成像技術的懸浮成像技術開始被多家手機廠商應用于其高端型號的背板設計上。
懸浮成像技術，又稱空中成像技術，是一種通過特殊的光學裝置將圖像投射到空中，形成懸浮在空中的三維立體影像技術。作為一種全新的顯示和交互技術，懸浮成像技術的獨特魅力體現在其能夠在無實體接觸的情況下實現立體、真實的空中成像，并支持直觀的人機交互體驗。
近年來，在相關企業的積極推動下，搭載這一先進技術的產品正在逐步從實驗室走向市場，實現商業化落地。例如，部分智能座艙、懸浮精靈以及車載顯示產品已成功實現了規?；慨a。但由于懸浮成像技術的設計和仿真難度，供應商通常要耗費比通常設計更多的時間成本和打樣次數來獲得理想的產品效果。因此，供應商們需要通過光學仿真軟件來實現最優的產品解決方案。
作為一款專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件，Ansys Speos提供完美的可視化光學系統和直觀的人機交互平臺?；谌S模型CAD數據，Ansys Speos進行人眼視覺分析和人因環境評估，在產品設計階段對方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，實現最優的產品解決方案。
基于此，7月18日，Ansys 系列網絡研討會將推出「Ansys 光學在手機背殼立體成像中的應用」主題。在本次研討會中，將介紹通過Ansys Speos搭建和仿真懸浮成像技術的方法，幫助設計者預測產品成像效果，定位設計錯誤，降低打樣次數從而降低設計成本。另外Ansys Speos 支持在VR頭顯中直接觀察懸浮成像效果，相比于普通屏幕，通過VR頭顯，設計者可以直接觀察到產品的懸浮效果，實現對設計更加高效的評估。
展開 顯微測量|共聚焦顯微鏡大傾角超清納米三維顯微成像
用于材料科學領域的共聚焦顯微鏡，基于光學共軛共焦原理，其超高的空間分辨率和三維成像能力，提供了全新的視角和解決方案。
工作原理
共聚焦顯微鏡通過在樣品的焦點處聚焦激光束，在樣品表面進行快速點掃描并逐層獲取不同高度處清晰焦點并重建出3D真彩圖像，從而進行分析。
儀器結構
共聚焦顯微鏡主要有四部分組成：1、顯微鏡光學系統。2、掃描裝置。3、激光光源。4、檢測系統。整套儀器由計算機控制，各部件之間的操作切換都可在計算機操作平臺界面中方便靈活地進行。
一體化操作的測量分析軟件
（1）測量與分析同界面操作，無須切換，測量數據自動統計，實現了快速批量測量的功能；
（2）可視化窗口，便于用戶實時觀察掃描過程；
（3）結合自定義分析模板的自動化測量功能，可自動完成多區域的測量與分析過程；
（4）幾何分析、粗糙度分析、結構分析、頻率分析、功能分析五大功能模塊齊全；
（5）一鍵分析、多文件分析，自由組合分析項保存為分析模板，批量樣品一鍵分析，并提供數據分析與統計圖表功能；
（6）可測依據ISO/ASME/EUR/GBT等標準的多達300余種2D、3D參數。
特點與應用解析
共聚焦顯微鏡最大的特點是在成像時只獲取來自樣品的一個薄層，而剩余的光信號被消除，從而消除了深度模糊現象，獲得了超高的空間分辨率。這一特性使共聚焦顯微鏡對大坡度的產品有更好的成像效果，一般用于略粗糙度的工件表面的微觀形貌檢測，分析粗糙度、凹坑瑕疵、溝槽等參數。
展開 奧林巴斯光學顯微鏡手動顯微鏡系統 BX43
奧林巴斯BX43顯微鏡系統是您進行高質量微觀世界探索的理想伙伴，它將先進的光學技術與人性化設計完美結合，為用戶提供了一個既經濟又解決方案。
共聚焦、光學顯微鏡與測量顯微鏡的區分
簡單來說，“光學顯微鏡”是一個廣泛的概念，涵蓋了所有利用光學原理進行成像的顯微鏡技術；“共聚焦顯微鏡”是光學顯微鏡中的一種特殊技術，提供高分辨率的成像；而“測量顯微鏡”則是根據顯微鏡的應用目的來命名的，它可以是任何類型的顯微鏡，只要它被用于測量樣品的物理特性，共聚焦顯微鏡因其特性常被歸類于此。這三種名稱相互關聯，但又各自強調了顯微鏡的不同屬性或應用。
展開 奧林巴斯光學顯微鏡體視顯微鏡
例如，SZX16提供了高達230倍的放大倍率，適用于從整個生物體到單個細胞結構的成像；而SZX7則是一款經濟高效的系統，專為進行舒適的高質量生命科學成像而設計。
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SZX16：這款研究級體視顯微鏡具有大變焦比率(16.4:1)，可在采用1倍物鏡時實現7倍至115倍的放大倍率，并且使用復消色差光學器件減少色差模糊，提供清晰的細節觀察。
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SZX10：作為一款性價比高的系統，SZX10適合常規研究，擁有高達0.2的NA和10:1變倍比，能夠呈現自然的立體和色彩表現方式。
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SZX7：專為經濟高效的高質量生命科學成像設計，SZX7具有7:1的大變焦比率，在采用1倍物鏡時可實現8倍至56倍的放大范圍。
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SZ61/SZ51：這些小巧的變焦體視顯微鏡針對舒適的常規研究進行了優化，具有良好的圖像平面度和格里諾光學系統。
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靈活的應用場景
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體視顯微鏡使用兩個獨立的光路，為用戶提供樣品的三維視圖，非常適合用于觀察較厚樣品如卵或胚胎等，感知其深度和尺寸。此外，它們廣泛應用于生命科學研究中，如昆蟲或植物的觀察，以及生物解剖，因此也被稱為解剖顯微鏡。
展開 全電動倒置顯微鏡數字成像系統
在當前材料科學與精密制造研究中，高精度成像技術已成為推動項目進展的關鍵工具。APX100全電動倒置顯微鏡數字成像系統以其卓越性能和智能化設計，為研究人員提供了一套高效、便捷且圖像質量優異的解決方案，助力將更多時間投入到核心分析任務中。
全電動倒置顯微鏡：https://lifescience.evidentscientific.com.cn
產品連接：https://lifescience.evidentscientific.com.cn/zh/solutions-based-systems/apx100/
APX100基于先進的光學平臺，結合直觀的操作界面與人工智能算法，實現了從樣品定位到圖像采集的全流程自動化。系統配備智能樣品導航器和快速自動對焦功能，顯著減少傳統手動操作所需的時間，使研究人員能夠更專注于數據獲取與分析。此外，APX100支持多通道、拼接、延時及Z堆棧等多種成像模式，滿足表面結構、涂層材料、復合元件等多樣化檢測需求。
在圖像質量方面，APX100采用了與成像系統相同的優質光學元件，確保輸出圖像具備高清晰度與細節還原能力。例如，在觀察微觀紋理或納米級結構時，系統可精準捕捉熒光標記或其他對比增強信號，為后續定量分析提供可靠依據。
除了出色的成像能力，APX100還集成了高效的數據管理模塊。系統可自動整理采集數據，并保存完整的實驗參數，便于后期回溯與重復實驗。這種結構化的數據處理方式不僅提升了工作效率，也有助于團隊協作與成果共享。
來自Marlow Ingredients的Mark Taylor博士表示：“APX100在我們多樣化的實驗室環境中表現出色，不僅支撐了多個內部項目，也幫助我們拓展了合作網絡。其升級方案靈活，投資回報率高?！?/span>
展開 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 用于高NA顯微鏡成像的工程化PSF
顯微成像技術在最近的幾十年中得到迅速發展。 PSF（點擴散函數）通常不是像平面上的艾里斑。當對沿縱軸定向的偶極子源進行成像時，可以設計出一個甜甜圈形狀。 我們在VirtualLab Fusion中證明，當偶極子源的方向發生變化時，會獲得不同的非對稱PSF（不是艾里斑）。 此外，可通過在顯微鏡系統的光瞳平面中插入一定的相位掩模來獲得雙螺旋PSF [Ginni Grover et al., Opt. Exp. 2012]。通過這種工程化的PSF，甚至可以觀察到物體的微小散焦，即與傳統的成像方法相比，可以大大提高軸向分辨率。 我們通過在VirtualLab Fusion中應用商業顯微鏡鏡頭（Nikon）系統來演示此現象。
使用高NA顯微鏡系統分析偶極子源的PSF
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。
用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。 結果表明，即使只有一點散焦（?130 nm）的物點，雙螺旋PSF也會有旋轉。
詳詢更多相關消息請郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 高NA顯微鏡系統的離軸成像分析
摘要
成像系統的離軸PSF經常受到由應用的光學部件（例如顯微鏡系統）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預期的那樣對偏移完全不變。
VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。
建模任務
建模技術的單平臺互操作性
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用。對于系統的這些元件中的每一個，都需要在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：
連接建模技術：自由空間傳播
連接建模技術：物鏡
透鏡系統組件
連接建模技術：管狀透鏡
連接建模技術：探測器
探測器的自動橫向定位
探測器的自動縱向定位
系統概述
具有橫向位移的焦平面上的輻照度
深入技術：附件探測量
對于這個用例，我們只測量焦斑的輻照度。盡管可以通過添加更多的探測器附加組件來計算額外的物理量，如照度、輻射通量等。
然而，在這種特定的用例中——為了避免錯誤消息——有必要稍微調整Parameter Coupling的可編程片段，如下所示。其背后的原因是，用于計算焦平面的算法基于Ray Result Profile引擎，該引擎與大多數計算物理量的探測器插件不兼容，因此需要為參數耦合算法禁用它們。
展開 
VirtualLab：用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 用于高NA顯微鏡成像的工程化PSF
顯微成像技術在最近的幾十年中得到迅速發展。 PSF（點擴散函數）通常不是像平面上的艾里斑。當對沿縱軸定向的偶極子源進行成像時，可以設計出一個甜甜圈形狀。 我們在VirtualLab Fusion中證明，當偶極子源的方向發生變化時，會獲得不同的非對稱PSF（不是艾里斑）。 此外，可通過在顯微鏡系統的光瞳平面中插入一定的相位掩模來獲得雙螺旋PSF [Ginni Grover et al., Opt. Exp. 2012]。通過這種工程化的PSF，甚至可以觀察到物體的微小散焦，即與傳統的成像方法相比，可以大大提高軸向分辨率。 我們通過在VirtualLab Fusion中應用商業顯微鏡鏡頭（Nikon）系統來演示此現象。
使用高NA顯微鏡系統分析偶極子源的PSF
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。
用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。 結果表明，即使只有一點散焦（?130 nm）的物點，雙螺旋PSF也會有旋轉。
展開 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 傅立葉顯微鏡對單分子成像
與傳統的成像技術相比，傅立葉顯微鏡可以直接觀察空間頻率分布。因此，如今它被廣泛用于例如：表面等離子體觀察、光子晶體成像等。借助VirtualLab Fusion，可以對完整的傅立葉顯微鏡系統進行建模，并將其用于單分子成像。具體來說，我們演示了幾種物理光學效應的影響，包括每個光學界面的菲涅爾損耗和透鏡孔徑的衍射。
傅立葉顯微鏡對單分子成像
建模用于單分子成像的完整高NA傅立葉顯微鏡系統，特別展示了例如：菲涅爾損耗、由于孔徑引起的衍射，并將仿真結果與參考值進行比較。
分析高NA物鏡的聚焦
高NA物鏡廣泛用于光學光刻，顯微技術等。在聚焦模擬中考慮光的矢量性質非常重要。更多相關信息，請發送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
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