光学显微成像是人类探索微观世界的有力工具,更是生物医学领域中不可或缺的重要研究手段。相位成像是一种可以观测未染色透明样品的重要技术,所获得相位分布信息可以反映样品光学厚度以及三维形貌等特性,而且透明样品的相位图像比振幅图像有更高的空间分辨率和对比度。相衬显微镜和微分干涉显微镜是两种常见的用于观测透明样品的工具,然而这两种方法只能够定性分析,很少用作定量测量。能够进行定量相位检测的技术较多,包括哈曼特波前传感、全息成像、强度传输方程成像和相干衍射成像等。作为相干衍射成像最新发展的Ptychographic Iterative Engine(PIE)成像技术,在数据记录过程中将待测样品相对照明光束做横向扫描,可得到比传统CDI更快速和更高质量的重建像,但由于其需要用机械平移台来移动待测样品,平移台的精度直接影响该方法的成像质量,而且由于机械平移台的速度较慢,对于大尺寸样品进行成像时,往往由于数据采集时间过长而难以实际运用。为了提高PIE的数据采集速度,本文提出利用数字微反射镜阵列(DMD)代替机械平移台,通过软件控制DMD各个单元的开关状态,产生快速横向移动的照明光来扫描静止的待测样品,并且利用大靶面探测器记录相应的衍射光斑强度,大幅度提高了PIE的数据采集速度。DMD不仅有比机械平移台更快的扫描速度,而且各个反射镜的位置误差仅在纳米量级,因此扫描精度也可以同时大幅度提高。实验证明,基于DMD的PIE成像速度可以比传统的机械扫描PIE的成像速度快45倍。本文提出了基于孔径尺寸改变的PIE成像方法,通过调节产生照明光束的小孔直径来逐次增加样品上照明光的面积,并使用修改后的PIE算法从所采集到的衍射光斑精确重建出待测样品的振幅与相位,同时可以重建出每一个照明光的信息。在实验中,DMD充当可调节孔径,通过软件控制DMD实现改变照明光束的大小。实验证明,在扫描相同视场,该方法需要采集的衍射斑数量更少,数据采集可以在3秒内完成。另外,该方法还可以用于X光的PIE成像,并利用模拟的方法讨论了影响重建质量的各种因素。本文还提出了基于子孔径变换的快速PIE成像方法,只要在数据采集过程中,保持中心的子孔径始终处于打开的状态,并依次打开和关闭周围的子孔径,打开的外周子孔径所产生的透射光将和中心子孔径所产生的透射光在探测器上发生干涉,从而产生和普通PIE部分重叠相类似的效果。使用修改后的PIE算法从所采集到的8幅衍射光斑精确重建出待测样品的振幅与相位。针对传统PIE成像在扫描速度和位置误差方面的不足,本文所提出的基于DMD的三种改进PIE成像方法在采集速度上大幅提高,较好地克服了普通机械扫描PIE因数据采集速度慢而难以在生物医学领域应用的实际问题,在提高PIE成像的综合性能的同时,可显著拓宽其适用范围。