数字微镜器件(DMD)的灵活性有助于实现并行共焦成像。设计并搭建了基于DMD的并行共焦成像系统,分析了DMD光点阵列对轴向分辨率、横向分辨率和图像对比度的影响,得出了最优光点阵列参数。结果表明:光点越小,则横向和轴向分辨率越高;当光点间距大于光点大小时,增大光点间距对成像的横向分辨率无明显改善;对于1×1微镜,光点间距为光点大小的4倍时对应的图像对比度最高,即1×1光点大小、4倍光点间距为最优光点阵列。对数值孔径为0.25的物镜而言,最优光点阵列对应的横向分辨率优于512 lp/mm,轴向分辨率可达7.82 μm,均达到衍射极限。基于最优光点阵列的三维体光栅成像比宽场成像具有更高的分辨率和明显的层切效果,与激光扫描共焦成像相比无较大差距。基于DMD的并行共焦成像系统在保证高速成像的前提下,实现了高分辨率和高图像对比度的光学层切成像,在实时成像和三维成像中有一定的优势和应用前景。

为了提高超分辨率光涨落成像(SOFI)的速度, 结合改进的超分辨率光涨落成像算法和光片荧光显微镜, 加入两个小波滤波器分别在时间和空间上消除低频背景噪声和原始图像读出噪声, 结果成功将SOFI所需的图像数量降低。对50张量子点和斑马鱼的成像图片进行处理, 研究表明引入改进的SOFI算法可以在不改变光路结构情况下将光片荧光显微镜的横向分辨率提高两倍, 该方法可以扩展到活体的生物研究, 突破物镜数值孔径对光片显微镜的限制。

利用自聚焦透镜和单模光纤搭建了基于光纤旋转连接器的内窥式扫频光源光学相干层析成像系统.利用Zemax模拟了内窥探头的光学性能, 分析了光纤到自聚焦透镜的距离和自聚焦透镜节距对探头性能参量的影响.在综合考虑元器件成本以及成像要求后, 选择无需定制, 节距为0.24 Pitch的自聚焦透镜, 确定光纤与自聚焦透镜之间的距离为0.7 mm.经实验测得该系统的横向分辨率约为19.5 μm, 纵向分辨率约为9 μm, 工作距离约为7 mm, 成像深度为6.2 mm(空气中), 与理论值接近.为了验证该系统对生物组织的成像性能, 利用该系统对猪食道进行离体成像, 重建后的层析图中可以明显地观察到猪肠道的表皮层和固有层.测量系统的各项成像性能参量以及对生物组织的成像性能表明该探头在内窥成像中是可行的.

太赫兹Gabor同轴数字全息系统具有分辨率高和结构紧凑等特点，有潜在的应用前景。由于其系统横向分辨率与记录距离有关，因此研究实际成像系统中记录距离对成像结果的影响具有重要的应用价值。利用自制的分辨率分别为0.4 mm和0.6 mm的目标，进行了不同记录距离的2.52 THz Gabor同轴全息成像实验，并通过角谱法实现数字再现。对再现像进行了对比分析，实验结果接近横向分辨率随记录距离变化的理论计算结果。

对于收集模式的近场光学显微镜,提出一种新的测量样品折射率和倾斜角的方法。这种方法中,使用一个反馈回路控制照射样品的光强,探针与样品保持等间距垂直振荡,照射样品的光有两束且位置对称。数字信号处理器控制照射光强改变、近场光强采样与探针振荡同步。在一个振荡周期获取一组近场光强极值,在另一个周期,改变每束光强度,隐失场分布发生改变,得到一组不同的近场光强极值,使用从多个振荡周期获取的不同近场光强极值,计算得到样品倾角,折射率。使用光栅和细胞膜对这种方法进行了测试,对光栅样品的扫描得到的形貌图显示这种方法横向分辨率优于400 nm,对细胞膜样品的测试显示细胞膜的折射率在1.4左右,从而表明这种方法不但能有效测量样品折射率,而且提供了一种使用光学信息构建样品形貌的新途径。