Partially coherent broadband 3D optical transfer functions with arbitrary temporal and angular power spectra.
Partially coherent broadband 3D optical transfer functions with arbitrary temporal and angular power spectra.
复制标题
具有任意时间和角功率谱的部分相干宽带3D光传递函数。
DOI：
10.1063/5.0123206
复制
发表时间：
2023-04-01
期刊：
影响因子：
5.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
光学衍射层析成像是一种强大的技术，可以利用未标记样品的折射率变化产生的对比度来生成生物样品的3D体积图像。虽然这通常是利用来自各种角度的相干照明来执行的，但由于照明的简单性和由源的相干窗口提供的无计算的轴向切片，部分相干方法引起了人们的兴趣。然而，这种方法依赖于源的对称性或离散化来促进定量分析，并且不能有效地处理可能在角度上不对称地变化并且在光谱中连续变化的任意照明，例如漫射散射或热源。一般的宽带理论可以扩展可用于定量分析的照明方法的范围，因为部分相干源是普遍可用的，并且可能受益于空间和时间不一致性的影响。在这项工作中，我们通过将空间和时间相干性的影响统一到一个公式中来研究来自任意源的部分相干层析相位显微镜，而不考虑角度分布和光谱。该方法还产生了一种用于有效计算整个系统的光学传递函数的方法，其随O(N3)缩放，而不是现有卷积方法的O(Mn4)，其中n3是3D空间中的空间体素的数目，而m是照明光谱中的离散波长的数目。这项工作对于在几乎任何透射式或表面式显微镜中实现部分相干3D定量位相显微镜和折射率层析成像具有重要意义。
Optical diffraction tomography is a powerful technique to produce 3D volumetric images of biological samples using contrast produced by variations in the index of refraction in an unlabeled specimen. While this is typically performed with coherent illumination from a variety of angles, interest has grown in partially coherent methods due to the simplicity of the illumination and the computation-free axial sectioning provided by the coherence window of the source. However, such methods rely on the symmetry or discretization of a source to facilitate quantitative analysis and are unable to efficiently handle arbitrary illumination that may vary asymmetrically in angle and continuously in the spectrum, such as diffusely scattered or thermal sources. A general broadband theory may expand the scope of illumination methods available for quantitative analysis, as partially coherent sources are commonly available and may benefit from the effects of spatial and temporal incoherence. In this work, we investigate partially coherent tomographic phase microscopy from arbitrary sources regardless of angular distribution and spectrum by unifying the effects of spatial and temporal coherence into a single formulation. This approach further yields a method for efficient computation of the overall systems’ optical transfer function, which scales with O(n3), down from O(mn4) for existing convolutional methods, where n3 is the number of spatial voxels in 3D space and m is the number of discrete wavelengths in the illumination spectrum. This work has important implications for enabling partially coherent 3D quantitative phase microscopy and refractive index tomography in virtually any transmission or epi-illumination microscope.
登录
查看更多内容
影响因子：
16.6
作者：
Nguyen TH;Kandel ME;Rubessa M;Wheeler MB;Popescu G
通讯作者：
Popescu G
DOI：
10.1098/rspa.1953.0071
发表时间：
1953-01-01
影响因子：
--
作者：
HOPKINS, HH
通讯作者：
HOPKINS, HH
DOI：
10.1080/713819784
发表时间：
1978-01-01
期刊：
OPTICA ACTA
影响因子：
--
作者：
SHEPPARD, CJR;WILSON, T
通讯作者：
WILSON, T
影响因子：
3.4
作者：
Chen, Michael;Tian, Lei;Waller, Laura
通讯作者：
Waller, Laura
影响因子：
35
作者：
Kim, Taewoo;Zhou, Renjie;Popescu, Gabriel
通讯作者：
Popescu, Gabriel