Cách xác định độ phân giải Sòng bạc trực tuyến hệ thống hình ảnh hạn chế nhiễu xạ bằng cách sử dụng chức năng trải rộng điểm trong Ansys Zemax OpticStudio

Bạn có thể mô tả độ phân giải Sòng bạc trực tuyến hệ thống hình ảnh giới hạn nhiễu xạSòng bạc trực tuyến Zemax OpticStudiobạn có thể sử dụng hàm trải rộng điểm (PSF) cho mục đích này

được chọn nhỏ hơn đáng kể so với độ phân giải dự kiến ​​và giả sử một trong các tiêu chí trên

Phương pháp 1: Trình chỉnh sửa đa cấu hình (Hình ảnh mạch lạc)

chúng tôi sẽ sử dụng thiết kế kính hiển vi dựa trênTL4X-SAPvật kính (4XTTL200Cả hai ống kính đều có sẵn dưới dạng hộp đen từTHORLABStrang web.

Định nghĩa trường mô hình hóa máy dò bán dẫn oxit kim loại (sCMOS) bổ sung khoa học với 2048 x 2048 pixel và kích thước vật lý là 13²Những máy dò này thường được sử dụng trong kính hiển vi và có thể tìm thấy trong các sản phẩm như Hammamatsu Orca-Flash4

Việc tối ưu hóa được thực hiện bằng tiêu chí “RMS Wavefront Centroid” với bốn vòng và sáu cánh tay

Chúng tôi chọn thiết kế kính hiển vi này vì nó tương đối dễ cài đặt và có ứng dụng thực tế

Thiết lập đa cấu hình

mà chúng ta sẽ tách dần với khoảng cách gần với tiêu chuẩn Rayleighy_Rayleighđược tính như sau:

Trong đóλ_Chínhtiêu chí Rayleigh là thước đo chủ quan để xác định khả năng phân biệt Sòng bạc trực tuyến hai PSF

Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách xóa tất cả trừ trường trên trục (Trường 1) sẽ chuyển đổi thành "

chúng tôi sẽ tạo hai cấu hình với một toán hạng “YFIE” duy nhất

Hai bản phân tích đó có thể thực hiện tổng hợp nhất quán các PSF riêng lẻ trên hai cấu hình (xem Tệp trợ giúp để biết thêm chi tiết)

Cài đặt Đa cấu hình được hiển thị bằng hộp và mũi tên màu đỏ

nhưng có thể tiến hành phân tích tương tự cho mọi phần Sòng bạc trực tuyến trường

Kết quả phân tích Huygens PSF được hiển thị trong Hình 5

Điều này có nghĩa là nó được hạn chế nhiễu xạ đủ để cho phép thực hiện các phân tích như Huygens PSF

chúng ta có thể tăng khoảng cách tách biệt giữa các trường và đánh giá lại kết quả

Độ phân tách cực đại trong Mặt cắt ngang Huygens PSF gần như là 10 um tiêu chí này có thể khách quan hơn nếu chúng ta xác định cách phân tách các đỉnh trong quá trình xử lý hậu kỳ

Hình 7 hiển thị kết quả phân tích Huygens PSF khi việc lấy mẫu hình ảnh được thay đổi thành 32 x 32 pixel với hình ảnh delta (kích thước pixel vật lý) được đặt thành 6

độ phân giải Sòng bạc trực tuyến kính hiển vi được cho là bị giới hạn pixel và được tính bằng ít nhất gấp đôi kích thước pixel được chia tỷ lệ theo độ phóng đại

cần có sự phân tách lớn hơn để tránh hiện tượng răng cưa PSF và đảm bảo nó được thể hiện bằng ít nhất 2 pixel

Phương pháp trình bày trong phần này xem xét tổng nhất quán Sòng bạc trực tuyến hai PSF gần đó và chỉ ra cách phân biệt các PSF này với nhau

chúng tôi trình bày cách sử dụng tính năng Mô phỏng hình ảnh Sòng bạc trực tuyến OpticStudio để điều tra độ phân giải Sòng bạc trực tuyến thiết kế kính hiển vi theo giả định độ sáng không mạch lạc bằng cách tổng hợp các PSF một cách không mạch lạc từ các điểm trường nằm gần nhau

Phương pháp 2: Mô phỏng hình ảnh (Hình ảnh không mạch lạc)

chúng tôi có thể giữ nguyên thiết kế kính hiển vi ban đầu với năm điểm trườngBài viết cơ sở kiến ​​thức.)

Vì Mô phỏng hình ảnh về cơ bản thực hiện phép tích chập PSF Sòng bạc trực tuyến kính hiển vi với hình ảnh đầu vào này

Chúng tôi chọn thể hiện diện tích gấp khoảng bốn lần Huygens PSF được trình bày trong Hình 5-8 (400 x 400 um²Khu vực này được chia tỷ lệ để tương ứng với kích thước trường 100 x 100 um²Chúng tôi cũng chọn kích thước hình ảnh là 1²Chúng tôi tạo sáu pixel trắng trong ảnh tương ứng với ba trường hợp Sòng bạc trực tuyến hai trường gần nhau(29), 2.3(37)và 3,25(52)Vùng phóng to Sòng bạc trực tuyến hình ảnh đầu vào chứa các pixel màu trắng được hiển thị trong Hình 9

Cài đặt Bitmap nguồn Sòng bạc trực tuyến Mô phỏng hình ảnh được hiển thị trong Hình 10

nhưng cũng có thể tiến hành phân tích tương tự ở các vị trí hiện trường khác nhau

Cài đặt lưới PSF được hiển thị trong Hình 11

Chúng tôi sử dụng các tùy chọn cài đặt lấy mẫu giống như phương pháp Huygens PSF và một PSF duy nhất trên trục

mà chúng tôi có thể sử dụng để xử lý hậu kỳ hình ảnh theo ngưỡng

Chúng tôi có thể điều chỉnh cài đặt Mô phỏng hình ảnh cho phù hợp với Hình 13 để tính đến các đặc điểm Sòng bạc trực tuyến máy dò

Kết quả tính toán các đặc tính vật lý Sòng bạc trực tuyến máy dò được hiển thị trong Hình 14

và bạn có thể nhận thấy rằng việc sử dụng đúng định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon để xác định độ phân giải giới hạn pixel là không đủ

Để biết thêm các bài viết tương tựCơ sở kiến ​​thức. 

Hãy tự mình dùng thử các chức năng Sòng bạc trực tuyến phần mềm thiết kế quang học Ansys bằng cách yêu cầu dùng thử miễn phí ngay hôm nay.

Tài liệu tham khảo

1. Tương quan vòng Fourier làm tiêu chí độ phân giải cho kính hiển vi siêu phân giải
2. Rào cản nhiễu xạ trong kính hiển vi quang họchttps://www.microscopyu.com/techniques/super-resolution/the-diffraction-barrier-in-optical-microscopyvào ngày 12 tháng 11