學位論文
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Item 數位全像顯微術解析度提升之研究(2018) 賴信吉; Lai, Xin-Ji數位全像顯微術在照明光源正向入射下所形成的空間頻率響應，係由入射光源的波長，以及光學元件的有限孔徑大小所決定，並且，該空間頻率截止的最大值將會受限於光學繞射極限的二分之一波長，因此，本論文提出數種以合成孔徑方法為基礎的光學多工技術來提供不同角度的斜向入射，這將可拓展光學系統的空間頻率涵蓋範圍，同時實現橫向分辨率的解析度提升，藉以應用於量測奈米結構樣本與未染色的活體生物細胞。 首先，本研究工作在合成孔徑式的數位全像顯微術之中，提出了可調式反切趾窗型函數來抑制不同角度入射光波的頻譜堆疊所引發的低頻擴張，並藉此訊號處理方法達成頻譜歸一化以還原合成頻譜的高頻訊號，相較於使用高速掃瞄振鏡與攝像機的合成孔徑方法，本研究可拍攝少張不同角度入射光波並配合反切趾窗型函數於實現未染色活體生物細胞的解析度提升成像。 接著，為實現光學多工式的合成孔徑數位全像顯微術，我們提出了使用角度-偏振多工的光學定址式解析度提升成像，此方法可透過二值化相位光柵來達成角度多工的入射光波，並配合偏振調制以產生彼此正交的線性偏振態光波，相對於傳統機械式掃瞄振鏡方法，以液晶空間光調制器為主的光學定址式解析度提升成像方法，將可提升全像片的訊息容量以同時記錄兩道光波資訊並可免除機械式的擾動。 再者，為建構緊密的光學掃瞄系統配置，以及探討不同角度入射光波的光學像差對於合成孔徑的解析度提升成像之影響，我們提出了使用液晶空間光調制器來減少遠焦成像系統所需的光學透鏡組，並輸出相位式菲涅耳透鏡與閃耀光柵所結合的電腦全像片來進行光學定址式的角度多工，同時，透過數位全像的波前感測來偵測不同角度入射光波的光學像差種類，最後，該波前感測的光學像差將使用澤尼克多項式繪製，再反饋至液晶空間光調制器以實現光學定址式的光學像差修正。 最後，本研究工作提出使用結構光照明方式以產生相同偏振態、不同角度的入射光波，並配合編碼孔徑實現空間相位移式的結構光成像，同時，使用壓縮感測演算法以恢復該資訊遺失的解碼孔徑區域，以實現單次曝光的解析度提升成像，這將能免除傳統時間多工式結構光照明在相位移上的耗時程序，以及角度-偏振多工方式在量測具非均向性材質與相位延遲樣本的限制。