摘要: 　　本课题在研究光瞳滤波理论和共焦显微成像原理的基础上，研究了一种具有三维超分辨成像能力的新型超分辨共焦检测方法与技术，为超分辨光瞳滤波技术及三维超分辨光学测量传感系统的研究提供理论依据及先期的实验验证。　　本课题的研究内容主要如... 展开 　　本课题在研究光瞳滤波理论和共焦显微成像原理的基础上，研究了一种具有三维超分辨成像能力的新型超分辨共焦检测方法与技术，为超分辨光瞳滤波技术及三维超分辨光学测量传感系统的研究提供理论依据及先期的实验验证。　　本课题的研究内容主要如下：　　从光瞳滤波器超分辨特征参数G、S的基本定义出发，首次建立了包含振幅型、位相型和复振幅型在内的光瞳滤波器超分辨特征参数G、S的统一精确解析模型，依据该模型对不同类型的光瞳滤波器的超分辨特性进行分析和比较，给出了不同类型光瞳滤波器的适用范围及特点；基于光瞳滤波器通过减小光学系统点扩展函数尺寸大小来提高系统分辨力的这一特性，推导出光瞳滤波器横向超分辨、轴向超分辨和三维超分辨三种条件下的G、S和M理论限制域，为超分辨光瞳滤波器的设计提供理论基础；　　提出了基于生物遗传算法的光瞳滤波器全局优化设计方法，利用该优化算法设计了不同超分辨性能要求的振幅型光瞳滤波器、位相型光瞳滤波器和复振幅型光瞳滤波器，通过分析比较获得了各类超分辨光瞳滤波器的优缺点，为超分辨光瞳滤波器的设计提供了一种新型的设计方法；　　首次建立了影响光瞳滤波器超分辨性能的制造误差作用模型，其从光学系统点扩展函数出发，推导出光瞳滤波器制作中产生的定心误差、相位刻蚀深度误差和刻线宽度与光瞳滤波器超分辨特性参数G、S间的解析关系，为光瞳滤波器设计中制作误差的确定提供了理论依据；　　利用建立的光瞳滤波器超分辨特征参数统一解析模型、基于生物遗传算法的光瞳滤波器全局优化设计方法和光瞳滤波器制造误差作用模型等，设计制作了横向超分辨的三区位相型光瞳滤波器，并对其超分辨性能进行了理论分析和实验验证；　　提出了一种基于位相型光瞳滤波理论的三维超分辨差动共焦显微成像方法与技术，其利用优化设计的位相型光瞳滤波器最大程度地改善共焦系统的横向分辨力，利用共焦显微系统的双光路差动接收探测来最大程度地改善共焦系统的轴向分辨力，继而最终达到使共焦系统能实现高空间分辨力成像与检测，文中还对提出的该三维超分辨共焦显微系统的三维成像特性进行了分析，为三维超分辨共焦系统的构建提供了理论依据；　　最后，构建了基于位相型光瞳滤波理论的三维超分辨差动共焦显微成像系统，对该系统超分辨性能进行了实验验证。初步的测试比对结果表明：该实验系统达到2nm轴向分辨力和优于0.2μm的横向分辨力。 收起