本文从图像技术和光谱分析等方面论述了光谱成像技术出现和发展的必然性，明确了光谱成像的定义，丰富了光谱成像的内涵，并重点结合生命科学、纳米材料、法医学等领域阐述了显微光谱成像技术的应用。

根据成像理论和全息系统的点扩散函数，研究了数字全息显微系统的成像分辨率，给出了无预放大和有预放大情况下成像分辨率的表达式，指出了只有当CCD的成像分辨率等于或高于显微物镜（MO）的成像分辨率时，预放大数字全息系统的成像分辨率才取决于显微物镜的数值孔径（NA）；反之，系统的成像分辨率则取决于CCD的数值孔径。采用无透镜傅里叶变换全息记录光路，对美国空军分辨率测试板进行了实验研究，结果表明再现像在水平和垂直方向的极限分辨率分别为3．91μm和4．38μm，与理论分析相吻合。对条纹物体进行了全息图的模拟记录和再现，结果与理论分析相一致。

提出基于频域分析的色散补偿方法,对光学相干显微镜的干涉信号进行快速傅里叶变换,得到频率幅值极大值对应的平均波数,将提取的解包裹后的相位以平均波数为中心做多项式拟合,得到二阶色散系数。实验中,通过在参考臂中插入不同厚度的色散介质来引入两个干涉臂色散介质的光程差,并求得相应的二阶色散系数。通过最小二乘线性拟合,证实了二阶色散系数和色散介质的相对厚度具有很好的线性关系。根据该线性关系,可以在参考臂中插入适当厚度的色散介质来完全补偿干涉系统的二阶色散。

显微成像光谱仪技术是一种生物组织检测方法，目前广泛应用于生物医学检测和疑难病症分析，已成为组织检测领域的研究热点。论述了显微成像光谱仪各结构功能模块的工作原理及特点，并对其各主要技术指标进行了分析。介绍了目前的发展现状，并对所出现的多种显微成像光谱仪的技术方案及特点做了详细的总结。研究结果表明，显微成像光谱技术作为一种新的技术手段，必将在临床医学、生物学、材料学以及分析化学等领域得到广泛的应用。

显微三维测量系统是将四步相移结合编码技术和三维传感技术相结合，应用于光学立体显微镜上，可对一些微小物体进行观测和测量，并获取深度信息，建立三维图像，从而用简便、经济的手段进行微小物体的三维测量。本文简要的介绍了该原理及系统的组成，并列举目前在一些领域中的应用实例。

基于菲涅尔衍射理论推导并行共聚焦系统的两种常用光路（显微与远心）的三维相干成像公式,发现两者在傍轴近似条件下并行探测能力没有明显区别,并且这一结果得到了实验证实。但是显微光路离轴探测光场在物面和图像面存在横向漂移,漂移随着离轴和离焦程度增加而增加,干扰了系统的轴向探测能力并且使正焦辨识过程复杂化,影响系统的测量效率;远心光路由于不存在探测光场的横向漂移,以及较好的结构可靠性使系统精度易于保证,应该成为构建并行共聚焦微结构探测系统的首选。

在携带光纤或传像束的共聚焦系统中，光场在光纤或传像束的端面要发生改变，不能用通常的空间线性不变方法分析系统成像过程。根据单模光纤的传输特性，获得光纤的有效点扩散函数，提出利用光纤空间平均函数描述系统空间变成像过程的方法，模拟出光纤共聚焦系统的轴向光强分布，对比由光波动理论所得结果，显示该方法在光纤输出光斑的有效尺寸较小时能用于分析携带光纤或传像束的共聚焦系统且更简便。

将光谱精确定量分析特性与图像定位检测特性相结合,形成新颖的综合分析技术,是光谱成像技术的目标和特征.本文介绍光谱成像的原理和我们研制的显微荧光光谱成像系统,及其在生物医学领域的若干应用实例.实验证明,光谱成像技术是有广泛应用前景的综合分析技术.