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| 显微镜图像恢复单色图像的荧光细胞的细胞核 | |||
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开发了各种技术，以尽量减少显微镜应用的焦点问题。这些技术包括激光扫描显微镜系统，复杂的，但耗费时间重新调整程序，光学牺牲分辨率，景深越大，图像去模糊或卷积算法。这些技术没有减轻焦点问题幻灯片扫描和筛选应用需要的简单性和速度。
激光扫描共聚焦显微镜是一种强大的工具，构建了一个三维图像，所有图像平面的标本明确的重点。然而，在这些系统中，需要复杂的仪器，采集图像，以分钟为单位，而不是毫秒，一般仅限于荧光应用。
荧光细胞分析，一系列在一个范围内的目标的距离，拍摄的图像，可以使用简单的算术投射到合成图像的各像素的最大强度值重新组合。这个简单的重组患有低对比度由于杂散光，并要求在每个位置的多个图像采集。更复杂的图像去模糊的一系列图像的去卷积算法已被广泛的文献报道。不足之处是，除了需要多个图像采集，解卷积过程是迭代的，并可能采取从几分钟到几个小时。
一些市售的自动成像系统使用专有模型，试图预测集中在每个图像位置。尽管这种类型的系统提供了一个更好的第一猜测正确的对焦距离，但它仍然是必要收购几个图像确认和微调的最佳焦点。2在大多数自动化系统的主要限速步骤是时间需要阶 段和对焦系统被重新定位后定居。由于绝大多数的图像被确定重点，使用波前编码光学系统可以减少50-75％的采集时
波前编码技术领域的显微镜的物镜的深度延伸，并集成到成像系统的光学和信号处理路径。在显微镜中，波前编码的光纤可以直接到的微分干涉相差（DIC）的插槽中，没有任何其他的光学系统的修改（参见图2）。在信号处理路径中，额外的线性滤波步骤恢复波前编码的图像领域的深度扩展。
在传统显微镜的光学元件，其主要功能是提供试样重点鲜明的图像的图像检测器。这要求减少在其他方面进行了系统的灵活性。一种显微镜10X/0.25 40X/0.65目标之间的切换时，可能会遇到在从8.5微米到1微米的景深减少。在传统的显微镜，放大倍率越高，导致更高的分辨率，但只能在成本降低的景深。
深度扩展使用波前编码光学显微镜不同于传统的显微镜在几个关键方面。位于靠近背面的显微镜物镜的孔径，波前编码光学元件的非球面光学元件的相位信息编码到的图像路径。由于这种编码，图像直接形成在探测器的重点从来没有达到良好的图像出现模糊的眼睛。然而，模糊的图像是一个独特的功能，模糊焦距在大范围内是恒定的。这种模糊的图像可以在一个较大的景深处理，以恢复大家关注的焦点，相比与传统的显微镜图像。
图3。传统的显微镜图像在不同的聚焦位置（A-C）为0.5毫米的针孔。这些图像被称为点扩散函数（PSF）。图片D-f是中间PSF使用波前编码显微镜图像。图片G-i的过滤PSF使用波前编码显微镜图像。
采取传统和波前编码光学图像序列比较表明的原则的扩展深入成像（见图3）。针孔状的物体的照片，称为点扩散函数（PSF），是常用的显微镜系统的性能特征。PSF图像揭示了如何客观misfocuses作为一个对象从最佳聚焦点移开。在图3中，图像-C显示三个不同形象的一个40x/NA = 1.3油浸使用蔡司Axioscope的客观观察背光的0.5微米的针孔。
采取的最佳聚焦条件下，图像3a示出了锋利的，有限分辨率的图像的背光针孔影像时，3b和3c是采取在增加量misfocus的针孔。作为的结果misfocus，3b和3c的图像中的光被分散在大面积上，不再类似于原来的针孔对象的。聚焦的图像的强度已经归一通过增加曝光misfocus。如果图像3C图像3A用相同的曝光，它会出现几乎完全黑暗的。
图片表明，D-F的Wavefront Coded目标与点扩展函数图像A-C在外观上有所不同。随着波前编码光学元件地方，最好的聚焦图像（三维图像）不再类似于相应的传统的最佳焦点PSF。波前编码光学元件的形状分布来自针孔为两个正交的腿，从一个亮点发出的光的能量。
更重要的是，由于针孔的最佳聚焦位置移离，波前编码的PSF显着，因为它没有在传统的系统中不改变。图片D-F显示模糊波前编码引入被称为中间图像。在中间距离的函数图像的不变性是波前编码成像的直接后果。
虽然PSF图像?-F是不变的焦点在大范围内与传统的图像相比，这些中间图像并不像原来的针孔对象。最后一个加工步骤必须应用到中间的图像恢复那些看起来像一个传统的系统的最佳聚焦PSF。图片G-i显示处理后的Wavefront Coded图像，这些图像显示清晰，即使在的最大misfocus，传统PSF图像严重的重点。重要的是要注意，信号处理应用到的PSF是独立的对象。同样的算法恢复针孔成像的分辨率有限，以及它会恢复单色图像的荧光细胞的细胞核，或彩色的明场图像的子宫颈抹片检查的准备。
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