LED 波长 红 632nm、绿 525nm、蓝 475nm LED 个数 32×32

LED 间距 3mm

单个 LED 发光 面尺寸 单个 LED 亮度

150μm 2000cd/m2

阵列尺寸 128mm x 128mm x 17mm (5。0" x 5。0" x 0。65")

重量 170g

单个 LED 覆盖光锥角 150°

电源 5V

电流 最大 2A（全亮）

图 2。6 可编程 LED 阵列照明系统示意图

图 2。6 中 d 表示可编程 LED 阵列中相邻像素中心之间的间距，d = 3mm。i  表示可编程

LED 阵列中第 i 个像素的照明角度。H 表示可编程 LED 阵列距离载物台上表面之间的距离，H

= 60mm。假设max 代表最大的照明角度，若用 D 表示正中心 LED 像素与最外边的 LED 像素

中心之间的距离，易求得 D 7 sinmax   0。44 。

d  29。7 mm。由 tanmax   D / H  0。49 ,可得max   26。33 ，

传统显微镜中，由于孔径角是难以增大的，所以若想增大 NA 值，只能通过一些物理方法

来增大介质的折射率值，如水浸物镜和油浸物镜。在本设计中由于采用了 FPM 合成孔径技术， 可以将物镜的等效数值孔径大大增加，比如传统我们所采用的 4×物镜的数值孔径为 0。1，我们 采用 LED 阵列可控照明的最大角度为max 26。33 ，sinmax 0。44 。所以当采用 LED 阵列照明 合成孔径后，理想情况下其等效数值孔径增加 0。44，即达到 0。54，提升了 5。4 倍。如果波长为

632nm，则由显微镜的横向分辨率公式0。61，可计算出系统的横向分辨率约为 4。0μm。而

NA

采用 LED 阵列照明合成孔径后，理想情况下其等效数值孔径可以达到 0。54，所以相应地，理 想情况下横向分辨率可以提升到 713nm。

2。2。3 1951 USAF 分辨力测试板

本设计中我们选取了高精度 1951 USAF 分辨力测试板来定量衡量 FPM 方法的横向分辨能 力。1951 USAF 分辨力测试板（1951 USAF resolution test chart）于 1951 年由美国空军首次使 用，其测试图案符合 MIL-STD-150A 标准，在光学系统的分辨能力测试中被广泛应用。1951 USAF 分辨力测试板的实物图如图 2。7 所示。其图案包括几组由三条短线构成的组合，短线的 尺寸从大到小，其分辨能力极限为成像系统无法分辨的最大短线组。1951 USAF 图案包括多层： 第一层的图案最大，位于最外围；从外围到中心，图案大小不断减小，但形状保持不变；每一 层的图案都分为奇数组和偶数组两组，每组包含 6 个图元，图元从 1 到 6 编号排列；奇数组的

图元从右上角由上到下按 1 到 6 依次排列，偶数组的第一个图元位于该层的右下角，其余图元

从左上角由上到下按 2 至 6 依次排列。本设计所采用的高精度 1951 USAF 分辨能力测试板的

物理参数如表 2。2 所示。

图 2。7 1951 USAF 分辨力测试板实物图

表2。2 1951 USAF 分辨能力测试板的物理参数 线对每毫米

（lp/mm） 组编号

元素 -2 -1 0 1 2