近场傅里叶叠层成像：基于散斑照明的超分辨相位恢复

实现高空间分辨率是许多成像系统的目标。设计在大视场上具有衍射极限性能的高分辨透镜仍是成像系统设计中一项艰巨任务。另一方面，生成具有波长极限空间特征的复杂散斑图案轻而易举，且可通过简单随机扩散器实现。基于这一观察并受近场叠层成像概念启发，我们报告了一种称为近场傅里叶叠层成像的新成像模态，用于应对微观与宏观成像环境中的高分辨成像挑战。‘近场’是指将物体置于具有大 Fresnel 数的短离焦距离处。在我们的实现中，我们将具有精细空间特征的散斑图案投影到物体上，而非直接通过高分辨透镜解析空间特征。随后我们将物体（或散斑）平移至不同位置，并使用低分辨透镜采集相应图像。采用叠层相位恢复过程同时恢复复杂物体、未知散斑图案与相干传递函数。在显微成像装置中，我们使用 0.12 数值孔径（NA）透镜在重建过程中达到 0.85 的 NA。在宏观摄影成像装置中，我们使用照相镜头实现了约 7 倍分辨率增益。最终可达分辨率不由采集光学系统决定，而是由散斑图案的特征尺寸决定。所报告的成像模态可用于光、相干 X 射线与透射电子成像系统，以提升分辨率并提供物体的定量吸收与相位对比。