提出了一种利用循环生成对抗网络实现由大视场、低分辨率染色图像生成与之相匹配的高分辨率虚拟染色图像的方法，在完成了对细胞虚拟染色的同时，解决了传统光学显微镜的大视场与高分辨率两个目标无法同时满足的问题。首先，进行了理论验证，通过对选定图像的分辨率分级缩放模拟实际分辨率变化，训练对应的算法模型并与真实图像相比较，结果在主观与客观上均符合设想预期。在完成理论验证的基础上，分别进行了由10倍、4倍低分辨率真实染色图像生成25倍高分辨率虚拟染色图像的实验。通过主观视觉与客观评价指标进行评价，得到结构相似性、峰值信噪比和归一化均方根误差三个指标的具体数据。结果显示，通过循环生成对抗网络生成的虚拟染色图像与真实染色图像间的相似度较高，虚拟生成效果很好。

利用光学设计软件Zemax设计了一套具有6×, 10×, 16×, 25×与40×放大倍率的五档式数码裂隙灯显微镜光学系统.在传统体视裂隙灯显微镜光学系统结构的基础上将数码型裂隙灯显微镜划分为共用前置物镜、伽利略望远镜、摄影物镜三部分, 用平行式伽利略望远镜系统结构来改变倍率.研究了共用前置物镜、伽利略望远镜及摄影物镜的光学特性与技术指标要求, 选取了合适的透镜类型.在共轴时拥有良好的成像质量基础下, 将光学系统过渡到非共轴情况, 再进行优化.优化后除40×时衍射极限较低外, 在6×, 10×, 16×, 25×情况下系统调制传递函数曲线值在空间频率为115 lp/mm处基本大于0.2, 点列图显示不同倍率下的弥散斑大小均基本小于艾里斑.该光学系统具有良好的成像效果, 且整体结构简单, 易加工, 成本低, 其性能很好地满足了整机要求.

自动对焦技术是精密光学仪器中的关键技术。随着科学技术的发展和应用要求的提高,对具有精度高、速度快和稳定性好的自动对焦技术的需求越来越迫切。针对以上问题,基于显微镜系统简要介绍自动对焦技术,并提出一种快速离焦深度计算方法,不但减少了估计离焦量的计算量而且不需改变光学系统内部参数,尤其适合显微对焦系统。同时还提出结合型的对焦新方法,实现高效率、高精度的对焦。

在同时考虑样品的形貌及材料光学参量和入射光偏振模式的情况下，利用基于边界元方法编写的二维矢量电磁场计算程序，对工作在照明模式下的扫描近场光学显微镜(Scanning Nearfield Optical Microscope，SNOM)的近场矢量电磁场分布进行了数值计算模拟研究．结果表明，在没有表面形貌特征时，探针的光能量透射率随样品材料的折射率和损耗角的增加而增大，而样品表面光斑尺寸受折射率和损耗角的影响很小；对有形貌特征的探针扫描像研究结果表明，SNOM的分辨率随着样品的折射率和损耗角的增加而提高；对SNOM不同的工作模式的扫描成像信号进行的计算结果表明，恒定间距扫描方式比恒定高度扫描方式对样品表面的细节有较强的分辨能力．

本文综述了生物科学中近红外(NIR)多光子激光扫描显微技术的进展,其中包括:多光子显微特点,激光光源,荧光寿命的测量,多光子多色实时杂化荧光(FISH),非入侵性活体光学解剖,植物学中的多光子显微技术,细胞的多光子显微损伤,皮米非入侵和非接触性外科手术等.

利用三维脉冲响应函数和三维光学传递函数理论，分别从空域和频域两方面分析了共焦显微镜焦深的分布及其对共焦显微镜纵向分辨率的影响，给出了纵向分辨率的极限及其判据，理论结果与实验结果基本一致。