自干涉数字全息术通过某种方式将物体上同一点源发出的光分波,利用点源发出光波的空间自相干性记录点源全息图,所有点源全息图的非相干叠加构成了整个物体的全息图,对全息图进行数值再现即可得到物体的三维位置信息。自干涉数字全息摆脱了传统全息术对于相干光源的依赖,具有非侵害,低散斑噪声,宽场三维成像等优势,开辟了全息术在荧光全息显微术等领域的许多新应用。分辨率是衡量显微成像系统性能的重要指标。自干涉数字全息显微成像系统横向分辨率的提高和离焦信息的去除仍是有待进一步研究和解决的重要问题。结构光照明显微成像技术是一种宽场超分辨率成像技术,通过改变显微成像中的照明模式,获得物体的高频信息同时去除离焦信息,实现三维超分辨率成像。本文研究了均匀照明下自干涉数字全息成像系统的影响因素,并在此基础上改变照明模式,利用结构光照明实现自干涉数字全息成像系统的超分辨率成像和层析成像,并分析影响系统成像性能的因素。论文的主要研究工作概括总结如下:1、阐明自干涉数字全息成像基本原理,对影响自干涉数字全息成像的影响因素进行理论分析与实验研究。根据实验确定了系统中具体参数,如全息图记录距离、光源偏振态、再现算法等因素对再现像的影响,并最终获得最优配置。2、研究自干涉数字全息成像系统的分辨率特性。分析了自干涉数字全息系统的横向分辨率特性,并与相干成像系统和非相干成像系统的分辨率进行比较。同时,分析了自干涉数字全息系统的轴向分辨率特性,并与非相干成像系统进行比较。3、研究自干涉数字全息成像系统横向分辨率的优化。将自干涉数字全息与结构光照明超分辨率成像技术结合,实现其横向分辨率的提高。明确了其中具体的参数,如结构光的方向、空频、调制度对超分辨率成像结果的影响。4、提出结构光照明的自干涉数字全息光学层析成像。将自干涉数字全息与结构光照明层析成像结合,去除了再现像中的离焦信息。探究了结构光空频、物体轴向距离对光学层析能力的影响。