什么是点扩散函数（PSF），它如何影响我们的成像质量？
在显微镜下观察微小世界时，我们常常期望看到的图像尽可能清晰和精确。但你知道吗，即使是最先进的显微镜，也无法完全避免成像过程中的模糊和失真。这一切，都与一个叫做“点扩散函数”（PSF）的概念密切相关。那么，点扩散函数究竟是什么？它是如何影响我们的成像质量的呢？
点扩散函数（PSF）：成像的基础
点扩散函数（PSF）是一个描述光通过光学系统（如显微镜）时，从一个点光源产生的衍射图案的函数。想象一下，当你用显微镜观察一个微小的荧光标记点时，理想情况下，你会期望在成像平面上看到一个完美的点。但实际上，由于光学系统的物理限制，如光的衍射，这个点会被扩散成一个特定的图案，这就是PSF。
艾里斑：PSF的可视化
在显微镜成像中，PSF的一个关键特征是艾里斑，它是PSF中心最亮的部分。艾里斑的大小直接受到物镜数值孔径（NA）的影响，NA越大，艾里斑越小，意味着成像的分辨率越高。通过测量艾里斑，科学家可以评估显微镜的解析能力。
轴向分辨率：深度的挑战
除了横向分辨率，PSF还决定了成像的轴向分辨率，即在垂直于成像平面的方向上分辨两个点的能力。在厚的生物样本中，这一点尤其重要，因为样本的不同深度会进一步影响成像的清晰度。
反卷积：图像质量的救星
由于PSF导致的模糊，科学家们开发了反卷积技术来改善图像质量。反卷积是一种数学处理方法，它通过计算模型来估计并减少由于PSF引起的模糊，从而恢复图像的细节。这在荧光显微镜成像中尤为重要，因为荧光标记的光往往容易受到衍射的影响。
光学传递函数（OTF）：频域的视角
在频域中，PSF转化为光学传递函数（OTF），它描述了不同空间频率成分在成像过程中的传递情况。通过OTF，我们可以更深入地理解成像过程中频率成分的变化，这对于设计更高效的反卷积算法至关重要。
点扩散函数（PSF）是理解显微镜成像质量的关键。它不仅决定了图像的清晰度，还影响着我们对微观世界的认知。随着成像技术和计算方法的不断进步，我们对PSF的理解和控制也在不断提高，这将使我们能够更准确地探索和理解周围的世界。
通过这篇文章，我们希望您对点扩散函数（PSF）有了更深入的了解，并认识到它在现代成像技术中扮演的重要角色。
-
干涉测量术的原理、应用及技术演进研究
从宇宙天体的精细化观测到纳米级工业制造的质量管控，干涉测量术基于波的干涉效应，已发展为现代科学研究与工业生产中不可或缺的精准测量技术支撑。该技术以激光为核心载体，通过系统解析波的干涉规律，在跨学科领域实现了测量精度与应用范围的双重突破，成为推动科技进步的关键基础性工具。
2025-11-17
-
什么是柱镜光栅？微米级光学技术引领视觉领域革新
当裸眼3D影像突破平面束缚，当立体成像技术赋能产品包装升级，当光学隐身从科幻概念走向技术实践，柱镜光栅这一核心光学材料正凭借其独特的技术特性，在多个领域推动视觉体验与应用场景的深度变革。作为由微米级圆柱状凸透镜阵列构成的功能性光学材料，柱镜光栅以精准调控光线传播路径的核心能力，成为连接微观结构与宏观视觉应用的关键桥梁。
2025-11-17
-
突破性进展：阿秒涡旋脉冲串成功实现，拓展超快光-物质相互作用研究新维度
在超快光学领域，阿秒脉冲技术已成为观察原子、离子、分子等微观体系中超快电子动力学的重要手段，而轨道角动量这一关键自由度的引入，为该技术的创新发展提供了全新方向。近日，西班牙萨拉曼卡大学AlbadelasHeras教授、美国科罗拉多矿业学院DavidSchmidt教授领衔的联合研究团队，在国际权威期刊《Optica》（Vol.11,No.8）发表重磅研究成果，成功研发出阿秒涡旋脉冲串这一新型超快结构化光场。该成果通过创新性技术方案突破传统瓶颈，为化学、生物、凝聚态物理及磁学等多学科前沿研究提供了具备高时间分辨率与多维调控能力的独特工具。
2025-11-17
-
清华大学提出神经光瞳工程傅里叶叠层成像技术实现大视场高分辨率显微成像突破
在科研与医疗领域，显微镜的大视场观测与高分辨率成像需求长期存在相互制约的技术矛盾。当观测视场扩大时，边缘区域易出现图像失真、细节模糊等问题，严重影响后续分析与应用。清华大学曹良才课题组提出的神经光瞳工程傅里叶叠层成像（NePEFPM）新方法，成功破解这一技术瓶颈，为大视场高分辨率显微成像提供了创新性解决方案。相关研究成果发表于国际权威期刊《Optica》。
2025-11-17
