|
|
Coherence-gate assisted three-dimensional imaging by holographic microscope
Maršíková, Barbora ; Heintzmann, Rainer (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá výzkumem na téma vlivu prostorové koherence osvětlení. Účelem je určit schopnost osové lokalizace při zobrazení Koherencí řízeným holografickým mikroskopem (CCHM) v závislosti na různé prostorové koherenci světelného zdroje. Osová lokalizace je v tomto případě zkoumána jako kvalita rozlišení drobných detailů trojrozměrného vzorku, umístěných nad sebou. Teorie zobrazení holografickým mikroskopem a teorie rozptylu v nehomogenních prostředích je shrnuta v první části práce, v rozsahu nutném pro pochopení části praktické. Základní princip fungování mikroskopu a přesný popis jeho uspořádání je zde podrobně popsán. Proběhl mechanický návrh stavební úpravy mikroskopu tak, aby bylo možno využívat kondenzorovou optiku s vysokou numerickou aperturou a omezenými optickými vadami. Několik různých přístupů, které by mohly vést ke zlepšení zobrazovacích vlastností mikroskopu, bylo navrženo a vyzkoušeno a jsou zde popsány i s jejich výhodami a nevýhodami. Pro experimentální část práce byl vyroben modelový vzorek. Závislost osové lokalizace na prostorové koherenci osvětlení byla demonstrována pomocí simulace a následně ověřena experimentálně, pozorováním vyrobeného modelového vzorku. Experimentální výsledky potvrzují základní principy vycházející ze zmíněné teorie. Na závěr jsou navržena možná vylepšení, pro budoucí zpřesnění výsledků.
|
|
|
COHERENCE-CONTROLLED HOLOGRAPHIC MICROSCOPE
Kolman, Pavel ; Křupka, Ivan (referee) ; Kozubek, Michal (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
ransmitted-light coherence-controlled holographic microscope (CCHM) based on an off-axis achromatic and space-invariant interferometer with a diffractive beamsplitter has been designed, constructed and tested. It is capable to image objects illuminated by light sources of arbitrary degree of temporal and spatial coherence. Off-axis image-plane hologram is recorded and the image complex amplitude (intensity and phase) is reconstructed numerically using fast Fourier transform algorithms. Phase image represents the optical path difference between the object and the reference arms caused by presence of an object. Therefore, it is a quantitative phase contrast image. Intensity image is confocal-like. Optical sectioning effect induced by an extended, spatial incoherent light source is equivalent to a conventional confocal image. CCHM is therefore capable to image objects under a diffusive layer or immersed in a turbid media. Spatial and temporal incoherence of illumination makes the optical sectioning effect stronger compared to a confocal imaging process. Object wave reconstruction from the only one recorded interference pattern ensures high resistance to vibrations and medium or ambience fluctuations. The frame rate is not limited by any component of the optical setup. Only the detector and computer speeds limit the frame rate. CCHM therefore allows observation of rapidly varying phenomena. CCHM makes the ex-post numerical refocusing possible within the coherence volume. Coherence degree of the light source in CCHM can be adapted to the object and to the required image properties. More coherent illumination provides wider range of numerical refocusing. On the other hand, a lower degree of coherence makes the optical sectioning stronger, i.e. the optical sections are thiner, it reduces coherence-noise and it makes it possible to separate the ballistic light. In addition to the ballistic light separation, CCHM enables us to separate the diffused light. Multi-colour-light
|
|
|
Theoretical description of imaging by a digital holographic microscope
Slabá, Michala ; Komrska, Jiří (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
The diploma thesis deals with theory of imaging in a transmitted-light digital holographic microscope using partially coherent illumination. The influence of spatial and temporal coherence state on optical sectioning property is solved. The coherent transfer function is calculated. From this function imaging characteristics for a two-dimensional scattering object are derived depending on its defocus. Two different designs of microscopes developed in the Laboratory of optical microscopy in IPE FME BUT are considered.
|
|
|
Coherence-gate assisted three-dimensional imaging by holographic microscope
Maršíková, Barbora ; Heintzmann, Rainer (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá výzkumem na téma vlivu prostorové koherence osvětlení. Účelem je určit schopnost osové lokalizace při zobrazení Koherencí řízeným holografickým mikroskopem (CCHM) v závislosti na různé prostorové koherenci světelného zdroje. Osová lokalizace je v tomto případě zkoumána jako kvalita rozlišení drobných detailů trojrozměrného vzorku, umístěných nad sebou. Teorie zobrazení holografickým mikroskopem a teorie rozptylu v nehomogenních prostředích je shrnuta v první části práce, v rozsahu nutném pro pochopení části praktické. Základní princip fungování mikroskopu a přesný popis jeho uspořádání je zde podrobně popsán. Proběhl mechanický návrh stavební úpravy mikroskopu tak, aby bylo možno využívat kondenzorovou optiku s vysokou numerickou aperturou a omezenými optickými vadami. Několik různých přístupů, které by mohly vést ke zlepšení zobrazovacích vlastností mikroskopu, bylo navrženo a vyzkoušeno a jsou zde popsány i s jejich výhodami a nevýhodami. Pro experimentální část práce byl vyroben modelový vzorek. Závislost osové lokalizace na prostorové koherenci osvětlení byla demonstrována pomocí simulace a následně ověřena experimentálně, pozorováním vyrobeného modelového vzorku. Experimentální výsledky potvrzují základní principy vycházející ze zmíněné teorie. Na závěr jsou navržena možná vylepšení, pro budoucí zpřesnění výsledků.
|
|
|
COHERENCE-CONTROLLED HOLOGRAPHIC MICROSCOPE
Kolman, Pavel ; Křupka, Ivan (referee) ; Kozubek, Michal (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
ransmitted-light coherence-controlled holographic microscope (CCHM) based on an off-axis achromatic and space-invariant interferometer with a diffractive beamsplitter has been designed, constructed and tested. It is capable to image objects illuminated by light sources of arbitrary degree of temporal and spatial coherence. Off-axis image-plane hologram is recorded and the image complex amplitude (intensity and phase) is reconstructed numerically using fast Fourier transform algorithms. Phase image represents the optical path difference between the object and the reference arms caused by presence of an object. Therefore, it is a quantitative phase contrast image. Intensity image is confocal-like. Optical sectioning effect induced by an extended, spatial incoherent light source is equivalent to a conventional confocal image. CCHM is therefore capable to image objects under a diffusive layer or immersed in a turbid media. Spatial and temporal incoherence of illumination makes the optical sectioning effect stronger compared to a confocal imaging process. Object wave reconstruction from the only one recorded interference pattern ensures high resistance to vibrations and medium or ambience fluctuations. The frame rate is not limited by any component of the optical setup. Only the detector and computer speeds limit the frame rate. CCHM therefore allows observation of rapidly varying phenomena. CCHM makes the ex-post numerical refocusing possible within the coherence volume. Coherence degree of the light source in CCHM can be adapted to the object and to the required image properties. More coherent illumination provides wider range of numerical refocusing. On the other hand, a lower degree of coherence makes the optical sectioning stronger, i.e. the optical sections are thiner, it reduces coherence-noise and it makes it possible to separate the ballistic light. In addition to the ballistic light separation, CCHM enables us to separate the diffused light. Multi-colour-light
|
|
|
Theoretical description of imaging by a digital holographic microscope
Slabá, Michala ; Komrska, Jiří (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
The diploma thesis deals with theory of imaging in a transmitted-light digital holographic microscope using partially coherent illumination. The influence of spatial and temporal coherence state on optical sectioning property is solved. The coherent transfer function is calculated. From this function imaging characteristics for a two-dimensional scattering object are derived depending on its defocus. Two different designs of microscopes developed in the Laboratory of optical microscopy in IPE FME BUT are considered.
|
guest ::
