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随着信息产业的高速发展,微电子制造技术进入纳米级三维加工技术领域,这就对超精密三维微细结构的测量提出了严峻挑战。近场光学显微镜和传统的远场光学显微镜都已无法满足现代成像检测对大范围、高空间分辨能力的技术要求。共焦显微镜,凭借其较高的分辨能力和三维光学层析特性,可实现样品大范围、无损伤探测。然而,尽管共焦显微镜的横向分辨力已提高到相同孔焦比的普通光学显微镜的1.4倍,但与其本身的轴向分辨力相比,横向分辨力仍低2个数量级,因此进一步改善共焦显微镜横向分辨力的研究显得尤为迫切。围绕改善共焦显微镜横向分辨力这一目的,本文融合“光学超分辨”技术和“图像超分辨”复原技术,提出了一种新型的图像复原及环形光瞳滤波式横向超分辨共焦显微成像方法,开展了以下两大方面的研究:第一,设计与实现整形环形光共焦显微成像系统,以期改善共焦显微镜的横向分辨力,具体包括:1.研究基于二元光学原理的整形环形光超分辨共焦传感方法与技术。合理选择显微物镜、聚光镜和光瞳滤波器的参数,实现软硬件完整、结构紧凑、光路易调的整形环形光共焦显微成像系统。2.完成了对标准台阶检测图像的比对实验,以考核整形环形光共焦显微成像系统的横向分辨能力。实验表明该系统的横向分辨力优于同波长、同物透镜条件下的普通共焦显微系统,可达0.2μm。第二,对整形环形光共焦显微系统所成像进行基于最大似然估计法(Maximum Likelihood Estimate, MLE)的超分辨复原处理,以期进一步改善共焦显微镜的横向分辨力,具体包括:1.实现基于PMLE (MLE based on Poisson distribution)法的图像复原式整形环形光横向超分辨共焦显微成像系统。重点研究PMLE图像超分辨复原算法,对其进行了系统的理论分析和实验验证。针对算法收敛慢的问题,引入“自动加速法”来改善其速度。对整形环形光共焦显微系统的标准台阶检测图像的PMLE法复原实验表明系统的横向分辨力可达0.1μm。2.实现基于MPMLE (MLE based on Markov and Poisson distribution)法的图像复原式整形环形光横向超分辨共焦显微成像系统。重点研究