Дефокусировка и численная фокусировка в интерференционной микроскопии с широким временным спектром поля освещения
Гребенюк А.А., Рябухо В.П.

Институт проблем точной механики и управления РАН, Саратов, Россия,
Саратовский государственный университет, Саратов, Россия

Аннотация:
Представлен анализ влияния освещения с широким временным спектром на свойства расфокусированного интерференционного сигнала и численно сфокусированной визуализации в интерференционной микроскопии. Показано, что отличия во влиянии дефокусировки на различные спектральные компоненты сигнала с широким временным спектром могут приводить к ухудшению изображений расфокусированных частей объекта, несмотря на использование численной фокусировки. Величина этих эффектов зависит от ширины временного спектра, числовой апертуры изображающей системы и величины дефокусировки. Рассмотрено влияние этих эффектов на свойства численно сфокусированной визуализации в оптической когерентной томографии/микроскопии в фурье-области.

Ключевые слова :
интерференционная микроскопия, оптическая когерентная томография, методы восстановления изображений, численная фокусировка.

Цитирование:
Гребенюк, А.А. Дефокусировка и численная фокусировка в интерференционной микроскопии с широким временным спектром поля освещения / А.А. Гребенюк, В.П. Рябухо // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 6. – С. 772-780. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-772-780.

Литература:

  1. Cuche, E. Simultaneous amplitude-contrast and quantitative phase-contrast microscopy by numerical reconstruction of Fresnel off-axis holograms / E. Cuche, P. Marquet, C. Depeursinge // Applied Optics. – 1999. – Vol. 38(34). – P. 6994-7001. – DOI: 10.1364/AO.38.006994.
  2. Mann, C.J. High-resolution quantitative phase-contrast microscopy by digital holography / C.J. Mann, L. Yu, C.-M. Lo, M.K. Kim // Optics Express. – 2005. – Vol. 13(22). – P. 8693-8698. – DOI: 10.1364/OPEX.13.008693.
  3. Dubois, F. Partial spatial coherence effects in digital holographic microscopy with a laser source / F. Dubois, M.-L.N. Requena, C. Minetti, O. Monnom, E. Istasse // Applied Optics. – 2004. – Vol. 43(5). – P. 1131-1139. – DOI: 10.1364/AO.43.001131.
  4. Kemper, B. Digital holographic microscopy for live cell applications and technical inspection / B. Kemper, G. von Bally // Applied Optics. – 2008. – Vol. 47(4). – P. A52-A61. – DOI: 10.1364/AO.47.000A52.
  5. Massatsch, P. Time-domain optical coherence tomography with digital holographic microscopy / P. Massatsch, F. Charrière, E. Cuche, P. Marquet, C.D. Depeursinge // Applied Optics. – 2005. – Vol. 44(10). – P. 1806-1812. – DOI: 10.1364/AO.44.001806.
  6. Min, G. Numerical correction of distorted images in full-field optical coherence tomography / G. Min, J.W. Kim, W.J. Choi, B.H. Lee // Measurement Science and Technology. – 2012. – Vol. 23(3). – 035403 (9 p). – DOI: 10.1088/0957-0233/23/3/035403.
  7. Yu, L.F. Wavelength-scanning digital interference holography for tomographic three-dimensional imaging by use of the angular spectrum method / L.F. Yu, M.K. Kim // Optics Letters. – 2005. – Vol. 30(16). – P. 2092-2094. – DOI: 10.1364/OL.30.002092.
  8. Ralston, T.S. Interferometric synthetic aperture microscopy / T.S. Ralston, D.L. Marks, P.S. Carney, S.A. Bop­part // Nature Physics. – 2007. – Vol. 3. – P. 129-134. – DOI: 10.1038/nphys514.
  9. Marks, D.L. Inverse scattering for frequency-scanned full-field optical coherence tomography / D.L. Marks, T.S. Ral­ston, S.A. Boppart, P.S. Carney // Journal of the Optical Society of America A. – 2007. – Vol. 24(4). – P. 1034-1041. – DOI: 10.1364/JOSAA.24.001034.
  10. Hillmann, D. Holoscopy-holographic optical coherence tomography / D. Hillmann, C. Lührs, T. Bonin, P. Koch, G. Hüttmann // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36(13). – P. 2390-2392. – DOI: 10.1364/OL.36.002390.
  11. Shabanov, D.V. Broadband digital holographic technique of optical coherence tomography for 3-dimensional biotissue visualization / D.V. Shabanov, G.V. Geliknov, V.M. Ge­li­ko­nov // Laser Physics Letters. – 2009. – Vol. 6(10). – P. 753-758. – DOI: 10.1002/lapl.200910052.
  12. Kumar, A. Subaperture correlation based digital adaptive optics for full field optical coherence tomography / A. Kumar, W. Drexler, R.A. Leitgeb // Optics Express. – 2013. – Vol. 21(9). – P. 10850-10866. – DOI: 10.1364/OE.21.010850.
  13. Kumar, A. Numerical focusing methods for full field OCT: a comparison based on a common signal model / A. Kumar, W. Drexler, R.A. Leitgeb // Optics Express. – 2014. – Vol. 22(13). – P. 16061-16078. – DOI: 10.1364/OE.22.016061.
  14. Grebenyuk, A.A. Numerical correction of coherence gate in full-field swept-source interference microscopy / A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37(13). – P. 2529-2531. – DOI: 10.1364/OL.37.002529.
  15. Grebenyuk, A.A. Numerical reconstruction of 3D image in Fourier domain confocal optical coherence microscopy / A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho // Proceedings of the International Conference on Advanced Laser Technologies 2012. – Bern Open Publishing. – 2013. – P. 1-5. – DOI: 10.12684/alt.1.60.
  16. Grebenyuk, A. Numerically focused full-field swept-source optical coherence microscopy with low spatial coherence illumination / A. Grebenyuk, A. Federici, V. Ryabukho, A. Du­bois // Applied Optics. – 2014. – Vol. 53(8). – P. 1697-1708. – DOI: 10.1364/AO.53.001697.
  17. Talaikova, N.A. Numerical focusing in diffraction phase microscopy / N.A. Talaikova, A.A. Grebenyuk, A.L. Kalya­nov, V.P. Ryabukho // Proceedings of SPIE. – 2016. – Vol. 9917. – 99171V. – DOI: 10.1117/12.2229881.
  18. Dubois, A. Thermal-light full-field optical coherence tomography in the 1.2 µm wavelength region / A. Dubois, G. Mo­neron, C. Boccara // Optics Communications. – 2006. – Vol. 266(2). – P. 738-743. – DOI: 10.1016/j.opt­com.2006.05.016.
  19. Federici, A. Full-field optical coherence microscopy with optimized ultrahigh spatial resolution / A. Federici, A. Dubois // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40(22). – P. 5347-5350. – DOI: 10.1364/OL.40.005347.
  20. Pham, H.V. Fast phase reconstruction in white light diffraction phase microscopy / H.V. Pham, C. Edwards, L.L. God­dard, G. Popescu // Applied Optics. – 2013. – Vol. 52(1). – P. A97-A101. – DOI: 10.1364/AO.52.000A97.
  21. Edwards, C. Effects of spatial coherence in diffraction phase microscopy / C. Edwards, B. Bhaduri, T. Nguyen, B.G. Griffin, H. Pham, T. Kim, G. Popescu, L.L. Goddard // Optics Express. – 2014. – Vol. 22(5). – P. 5133-5146. – DOI: 10.1364/OE.22.005133.
  22. Grebenyuk, A.A. Theoretical model of volumetric objects imaging in a microscope / A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8430. – 84301B (10 p). – DOI: 10.1117/12.922198.
  23. Grebenyuk, A.A. Coherence effects of thick objects imaging in interference microscopy / A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8427. – 84271M (10 p). – DOI: 10.1117/12.922108.
  24. Grebenyuk, A.A. Theory of imaging and coherence effects in full-field optical coherence microscopy / A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho. – In: Handbook of full-field optical coherence microscopy / ed. by A. Dubois. – Singapore: Pan Stanford Publishing, 2016. – Chapter 2. – P. 53-89. – ISBN: 9789814669160.
  25. Grebenyuk, A.A. Numerical focusing in digital holographic microscopy with partially spatially coherent illumination in transmission / A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho // Proceedings of SPIE. – 2014. – Vol. 9031. – P. 903119 (8 p). – DOI: 10.1117/12.2052837.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20