小孔成像（四）——如何达到最佳分辨率
我们有瑞利判据和衍射极限可知一个成像系统具有的分辨率极限，那么我们如何调整我们的成像系统使其达到自身的分辨率极限呢？
采样对图像的影响：
探测器取样距离过大，不但会让成像系统的分辨率降低，甚至还会产生错误的图像信息。如图一所示，随着采样间距的减小，图像变得越来越清晰，但却由于欠采样的原因，导致应该是黑白相间的斑马纹变成了棋盘纹路。
奈奎斯特采样定理：
为了避免由于采样产生的artifact，我们应该尽可能多的采样，也就是减小采样距离，提高采样频率，那么要如何采样才能恢复原信号，保证样品信息且不丢失。无限大的采样对于数字探测器来说实际上是不可行的，因此我们需要给出了最低采样频率，以保证信号的准确和完整，最低采样频率是图像信息中最高频信息的两倍。最高频信息也就是物体上最小尺寸的特征，要最少用两个像素来表示，才不会因为采样产生错误的信息。
如何采样：
我们成像系统的探测器，对0.61λ/NA这样的衍射极限，至少用2个像素来表示。那么下面我们做一个就具体的计算，一个60倍放大倍数，数值孔径为1.4的成像系统，用480nm的光源照明，CCD的尺寸为12μm*12μm，那么此时我们是否达到该系统的分辨率极限呢？
首先我们计算该系统的衍射极限：
0.61*480nm/1.4=0.21um
因为放大倍数为60，投影到探测器上的尺寸为：60*0.21um=12.6um
此时我们需要用至少12.6um/2=6.3um的探测器来成像
因此我们没有达到衍射极限。
如何解决
我们是否可以减小CCD探测器的的尺寸呢？这是没有必要的，因为系统已经固定了，更换探测器并不现实。我们可以通过选择更大的放大倍数*100，让衍射极限的尺寸放大后为21um，此时我们用12um的探测器来探测是合理的。
提高分辨率方法：
因为瑞利判据为0.61λ/NA
1）短波长光源，λ减小；
2）高折射率介质：用水和油，N增大；
3) 给不同观测目标染色；
4）使用共聚焦显微镜，将在下一节中具体介绍；
4）突破衍射极限的超分辨技术，将在超分辨系列介绍。
参考资料：
