超分辨定位成像打破了衍射极限，使得光学成像系统的分辨率可以达到 20~50 nm。传统的超分辨定位成像无法获取荧光分子的光谱信息，因此，研发了一种基于光栅的光谱光子定位超分辨成像技术(SPLM)，能够同时获取单个分子的空间位置信息和光谱信息。 SPLM可以用于多分子超分辨成像，并且能够分辨发射光谱高度重叠的荧光标记物。此外，针对常用的光学诊断技术 OCT，研发了一种可见光 OCT(Vis-OCT)，弥补了传统 OCT无法用于氧代谢成像的缺陷，并将该技术用于致盲性疾病的研究。

超分辨显微技术突破衍射极限的分辨能力为研究纳米尺度的超精细结构和生理学过程提供了有力的观察手段,对研究细胞的功能以及疾病的发病机制有十分重要的影响,具有十分重要的生物医学意义。单分子定位成像技术作为超分辨成像技术的一个分支,具有重大的科研价值。从单分子定位成像技术的研究背景和意义出发,详细介绍了该技术的发展历程,对现有的主要单分子定位技术进行了较为详细的原理介绍和各自优缺点的分析,最后对单分子定位技术的实际应用进行了展望。

为了获取眼科激光手术中规划手术部位的深度空间信息,搭建了双光纤环形器结构的扫频光相干断层成像(SS-OCT)系统。在样品臂中加入二向色镜,将其与互补金属氧化物半导体(CMOS)相机系统进行整合。对OCT坐标系与相机图像坐标系的几何关系进行匹配,设计了多角度线性扫描、环形扫描等模式,实现了相机视频图像下任意指定位置的多模式扫描成像。该成像系统的纵向分辨率为13.68 μm,横向分辨率为29.8 μm,在空气中的成像深度为17.25 mm,测量的最大横向偏差为275 μm,最大纵向偏差为70 μm,能够满足手术的定位要求。该研究初步实现了眼内指定部位深度信息的快速获取,有望应用于眼科疾病诊断和白内障手术导航。

超分辨定位成像是一种代表性的超分辨成像技术，弱光探测器是该技术不可或缺的组成部分。和传统的串行输出EMCCD相机相比，并行输出sCMOS相机具备成像视场大、成像速度快和读出噪声低等优点，为超分辨定位成像带来了新的机遇，可在视频速率成像和大视场成像中取得明显成效。基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术面临着高速相机带来的海量数据，需要解决数据传输、存储和计算等多环节的问题。从超分辨成像技术及相机的发展着手，讨论了基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术的发展现状以及面临的机遇与挑战。