Menu Title

VĚDECKÁ ČINNOST

»  Spirální zobrazení

.

OPTICKÉ ZOBRAZENÍ SE SPIRÁLNÍM FÁZOVÝM KONTRASTEM

Zobrazení se spirálním fázovým kontrastem je založeno na modulaci prostorového spektra zobrazovaného objektu spirální maskou, umístěnou ve Fourierovské rovině 4-f systému. Tímto zásahem jsou jednotlivé bodové obrazy přeměněny na vírové stopy jejichž interference převádí fázové gradienty objektu na změny intenzity detekovaného světla. Touto technikou lze pozorovat plně transparentní vzorky bez předchozího barvení. Výhodou metody je nezávislost obrazového kontrastu na velikosti fázového zdvihu objektu.


sz_1Ch. Maurer, A. Jesacher, S. Bernet, M. Ritsch-Marte, Opt. Express 16, 19821, 2008.

ANIZOTROPNÍ SPIRÁLNÍ FÁZOVÝ KONTRAST

Anizotropního spirálního kontrastu lze dosáhnout fázovým posunutím přímého světla, které není ovlivněno fázovým objektem a ve Fourierovské rovině je soustředěno ve středu spirální masky. Změnou fáze nedifraktovaného světla lze dosáhnout plastičnosti obrazu a směrově selektivního zvýraznění kontrastu hran.

sz_2S. Bernet, A. Jesacher, S. Furhapter, Ch. Maurer, M. Ritsch-Marte, Opt. Exp. 13, 689, 2005.

sz_3

KVANTITATIVNÍ SPIRÁLNÍ ZOBRAZENÍ

Spirální fázové zobrazení je možné realizovat v režimu kvantitativního vyhodnocení fáze zobrazovaných vzorků. V tomto případě je nutné použít tři záznamy objektu při různých fázových posunutích nedifraktovaného světla. Numerickým zpracováním záznamů lze provést kvantifikaci fáze.

sz_4S. Bernet, A. Jesacher, S. Furhapter, Ch. Maurer, M. Ritsch-Marte, Opt. Express 14, 3792, 2006.

SPIRÁLNÍ KONTRAST V NEKOHERENTNÍ KORELAČNÍ HOLOGRAFII

Zobrazení se spirálním zvýrazněním kontrastu rozhraní bylo implementováno také v metodách korelační holografie, které pracují s kvazimonochromatickým prostorově nekoherentním zářením. Světelné vlny vycházející z jednotlivých bodů 3D objektu jsou pomocí PMS rozděleny na signální a referenční vlny, které vytvářejí bodové hologramy odpovídající Fresnelově zonální struktuře. Výsledný záznam objektu je tak určen nekoherentní superpozicí bodových autokorelačních záznamů. Obraz je rekonstruován numericky s využitím metody fázových posunutí (podrobnější popis metody zde.


sz_6Ve standardním geometrickém uspořádání metody Fresnelovy nekoherentní korelační holografie (FINCH) jsou bodové záznamy 3D objektu prováděny s použitím rovinné nebo sférické referenční vlny. Zobrazení se spirálním kontrastem rozhraní je dosaženo s vírovou referenční vlnou, vytvořenou změnou počítačem generovaného hologramu odeslaného na PMS.

sz_7Experimentální výsledky demonstrující spirální zvýraznění kontrastu rozhraní v metodě FINCH byly získány jak optickou úpravou záznamové geometrie (vírová referenční vlna), tak numerickou úpravou algoritmů použitých při rekonstrukci standardních záznamů objektu (spirální filtrace prostorového spektra). V obou případech je difrakční obraz bodu, odpovídající Airyho disku, nahrazen vírovou obrazovou stopou se šroubovitou fází. Destruktivní interference vírových bodových obrazů způsobuje vyhasnutí homogenně propustných oblastí USAF testu a zvýraznění obrysu hran.

P. Bouchal and Z. Bouchal, Selective edge enhancement in three-dimensional vortex imaging with incoherent light, Opt. Lett. 37, 2949-2951 (2012).

sz_8

sz_9V metodě FINCH je možné dosáhnout anizotropního spirálního kontrastu, který umožňuje výběr směru pro zvýšení kontrastu rozhraní. V obrázku je znázorněn numericky rekonstruovaný obraz kruhové clony, získaný v různých režimech FINCH zobrazení: (a) standardní záznam a rekonstrukce clony při použití sférické referenční vlny, (b) standardní záznam rekonstruovaný algoritmem pro izotropní spirální kontrast (hrana clony zvýrazněna pro všechny směry stejně), (c)-(d) standardní záznam s anizotropní spirální rekonstrukcí (preferované směry zvýraznění hrany znázorněny šipkou).