光学成像基于光与物质间的相互作用来形成图像。当光线与物体接触时，可能被吸收并转化为热能，或以不同波长的形式重新发射。光学系统通常*括三个核心部分：照明光源（如LED或激光）、选择性过滤特定波长的滤光片，以及捕捉光与物质相互作用信息的探测器。不同应用场景对组件的需求各异，如医学成像中红外光的穿透力，或显微镜中紫外光对微小细胞结构的观察。
二、光学成像的关键技术和工艺
1.数码相机：现代数码相机采用CMOS和CCD等传感器技术，提升图像质量、灵敏度和处理速度，使得高分辨率成像技术得以在摄影和医疗诊断等多个领域应用。
2.光谱成像：这种技术通过捕捉材料的光谱信息进行化学分析，如拉曼光谱利用激光与分子振动的相互作用揭示化学特性，对识别化合物和分析材料至关重要。
3.医学成像技术：光学医学成像利用非电离辐射，降低患者接触有害辐射的风险，并允许安全地重复监测疾病进展和治疗效果，如OCT技术为眼科带来革命性变化。
4.光声成像：结合光学和声学方法，通过激光脉冲激发组织产生声波，用于成像，特别适用于肿瘤血管生长评估、皮肤黑色素瘤检测和组织氧合水平监测。
5.弥散光学断层扫描（DOT）和成像（DOI）：这些非侵入性技术利用近红外线评估组织特性，如血红蛋白浓度和血氧饱和度，在软组织成像方面表现卓越。
6.显微成像技术：光学显微成像技术提供亚微米级的高分辨率成像，详细展示细胞结构和过程，尽管焦平面上的荧光结构对比度高，但焦外信号可能影响图像质量。
共聚焦显微镜突破了传统显微镜的局限性，它能够对样本进行三维扫描，同时将观察范围精确地聚焦于特定的焦平面。这一功能是通过采用针孔孔径技术实现的，该技术能够排除非聚焦光线，从而生成具有更高分辨率的图像。在工业领域，光学成像技术已经成为质量控制和流程优化的关键组成部分。这些技术能够在复杂环境中提供非接触式遥感能力，具备快速响应和极高的空间分辨率。现代制造系统利用光学探头进行在线过程控制和光谱分析，而光学计量技术则确保了对关键尺寸和布局的精确监控。在医疗领域，光学成像通过非侵入性技术观察内部结构和监测疾病，从而革新了医疗诊断方式。它有助于监测癌症、神经系统疾病和心血管疾病等疾病的进展及治疗效果。近期技术发展使得对泛素-蛋白酶体系统调控的蛋白质稳定性进行体内成像成为可能，有助于深入理解细胞过程和癌症的治疗靶点。在农业领域，光学成像已成为作物管理和疾病检测的有效工具。研究表明，光学成像在识别芒果腐烂病方面取得了高达98%的准确率，而多光谱成像在预测葡萄枝腐病方面也表现出有效性。这些成像技术与无人机（UAVs）的结合，推动了作物监测的扩展，减少了人工依赖，使得作物管理更加精确和及时。
