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第一章 引言1

1.1 共焦显微术1

1.2 共焦显微术的相干性4

1.3 三维光学显微术发展史5

1.4 传递函数的概念6

1.5 小结9

参考文献12

第二章 薄透镜的三维傅里叶光学14

2.1 薄透镜的衍射14

2.1.1 薄透镜的透过率函数14

2.1.2 菲涅耳近似17

2.1.3 焦面上的衍射模式18

2.1.4 离焦面上的衍射模式22

2.2 三维相干成像公式23

2.3 空间不变三维点扩散函数29

2.4 三维相干传递函数33

2.5 三维光学传递函数37

2.6 在普通显微镜中的三维成像43

参考文献44

第三章 点探测器的共焦明场显微术45

3.1 相干成像公式45

3.2 相干传递函数51

3.2.1 反射情况53

3.2.2 透射情况58

3.3 球差的影响60

3.3.1 反射式的像差相干传递函数61

3.3.2 透射式的像差相干传递函数66

3.3.3 像差平衡(像差校正)70

3.3.4 阶跃边的成像72

3.4 探测器位置偏移时的成像74

3.4.1 探测器横向偏移的情况75

3.4.2 轴向离焦76

3.5 光瞳函数的影响78

3.5.1 两个不相等的圆光瞳81

3.5.2 两个相等的环形光瞳86

3.5.3 一个圆形光瞳和一个环形光瞳91

3.5.4 两个不相等的环形光瞳94

参考文献96

第四章 有限尺度探测器的共焦明场显微术97

4.1 部分相干成像公式97

4.2 强度的点扩散函数99

4.3 交叉传递函数102

4.3.1 圆孔探测器105

4.3.2 狭缝探测器107

4.4 探测器尺度对轴向分辨率的影响108

4.5 探测器尺度对横向分辨率的影响--成像边缘判据112

4.6 弱散射物体的传递函数115

4.6.1 透射方式下的弱散射物体传递函数116

4.6.2 反射方式下的弱散射物体传递函数119

参考文献124

第五章 共焦单光子荧光显微术126

5.1 非相干成像公式126

5.2 光学传递函数128

5.2.1 圆孔探测器130

5.2.2 狭缝探测器132

5.3 环形光瞳对光学传递函数的影响133

5.3.1 点探测器133

5.3.2 圆孔探测器136

5.4 信号强度分析142

5.5 轴向分辨率的改进146

5.6 有限尺度照明光源的影响150

参考文献151

第六章 共焦双光子荧光显微术153

6.1 非相干成像公式154

6.2 强度点扩散函数155

6.3 光学传递函数158

6.4 双光子和单光子荧光显微术分辨率的比较166

6.4.1 平面层的成像167

6.4.2 锐边沿的成像169

6.4.3 周期光栅的成像170

6.5 信号强度分析173

参考文献175

第七章 光纤共焦显微术177

7.1 光纤共焦扫描显微术177

7.2 明场成像180

7.2.1 相干成像性质181

7.2.2 反射式中的相干传递函数185

7.2.3 透射式中的相干传递函数189

7.2.4 光纤光斑尺度的影响193

7.3 轴向分辨率196

7.4 横向分辨率200

7.4.1 光纤光斑尺度的影响200

7.4.2 环形孔径的影响204

7.5 信号强度分析206

7.6 光纤共焦干涉仪212

7.6.1 光纤干涉成像212

7.6.2 有限尺度圆孔探测器的干涉成像216

7.7 荧光成像221

7.7.1 非相干成像公式221

7.7.2 光学传递函数222

7.7.3 光纤光斑尺度效应226

7.7.4 环形孔径效应228

7.7.5 轴向分辨率233

参考文献238

第八章 超短脉冲激光共焦显微术240

8.1 超短脉冲激光薄透镜傅里叶光学241

8.1.1 薄透镜透过率241

8.1.2 脉冲光束瞬时光谱分布243

8.1.3 三维点扩散函数244

8.2 明场成像248

8.2.1 3-D点扩散函数251

8.2.2 反射系统中的3-D相干传递函数254

8.2.3 透射系统中的3-D相干传递函数259

8.2.4 轴向分辨率261

8.2.5 色散效应265

8.3 荧光成像265

8.3.1 单光子荧光266

8.3.2 双光子荧光271

参考文献274

第九章 高数值孔径的共焦显微术276

9.1 共焦明场成像276

9.1.1 相干传递函数278

9.1.2 轴向分辨率284

9.2 共焦荧光成像288

9.2.1 单光子荧光288

9.2.2 双光子荧光290

9.3 共焦4Pi成像292

9.3.1 明场成像293

9.3.2 单光子荧光成像297

9.3.3 双光子荧光成像304

参考文献314

第十章 三维传递函数的意义316

10.1 平面层叠成像316

10.2 薄物体成像319

10.3 线物体成像321

10.4 点物体成像323

10.5 扩展焦点技术的成像324

10.6 小结325

参考文献328

附录1 汉克尔(Hankel)变换329

附录2 符号表332

附录3 缩写336

附录4 主题英汉对照337