Nová koncepční a konstrukční řešení pro zobrazení s PMS



Podobné dokumenty
Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení

Zobrazování s využitím prostorového modulátoru světla

LASEROVÉ SVAZKY PRO OPTICKÉ MANIPULACE

Optické měřicí 3D metody

ATEsystem s.r.o. Kamery pro průmyslové aplikace. Vliv CCD snímače a optiky na kvalitu obrazu.

Využití principů singulární optiky a korelační holografie v optické mikroskopii

ÚVOD DO PROBLEMATIKY PIV

Optická spektroskopie

PSK1-10. Komunikace pomocí optických vláken I. Úvodem... SiO 2. Název školy:

ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU

Viková, M. : MIKROSKOPIE II Mikroskopie II M. Viková

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

Demonstrační jednotka generátoru nedifrakčních svazků

Řetězový filtr pro více astronomicky zajímavých spektrálních čar

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

ATEsystem s.r.o. Kamery pro průmyslové aplikace

optické přístroje a systémy

Hologramy a holografie

Nedestruktivní defektoskopie

TRANSMISNÍ ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE

KONTROLA PŘESNOSTI VÝROBY S VYUŽITÍM MATLABU

Holografie. Marek Škereň. Základní praktikum z optiky a optoelektroniky 12ZPOP

Základní pojmy. Je násobkem zvětšení objektivu a okuláru

Praktikum III - Optika

Úvod do zpracování obrazů. Petr Petyovský Miloslav Richter

Principy korekce aberací OS.

Katedra fyzikální elektroniky. Jakub Kákona

Fyzikální praktikum ( optika)

AKTIVNÍ KONTROLA VIBRACÍ NA BRUSKÁCH

Centrum digitální optiky (TE ) Jaroslav Řeháček (PřF UP) řešitel

Praktická geometrická optika

Praktická geometrická optika

Experimentální analýza hluku

Modulační přenosová funkce digitálního fotoaparátu

Pasivní Koherentní Lokace. Duben 2008

Příloha č. 1 - Technické podmínky Rastrovací elektronový mikroskop pro aktivní prostředí

Mikroskopická obrazová analýza

ednáška a telefonní modemy Ing. Bc. Ivan Pravda

Světlo v multimódových optických vláknech

Fyzikální praktikum Závislost indexu lomu skla na vlnové délce. Refraktometr

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

λ, (20.1) infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

Historie detekčních technik

Fotovoltaika - přehled

Multimediální technika

3D KAMERY A TECHNOLOGIE

Hranolový spektrometr

C Mapy Kikuchiho linií 263. D Bodové difraktogramy 271. E Počítačové simulace pomocí programu JEMS 281. F Literatura pro další studium 289

Analýza profilu povrchů pomocí interferometrie nízké koherence

Základy světelné mikroskopie

4.4. Vlnové vlastnosti elektromagnetického záření

ZÁKLADNÍ EXPERIMENTÁLNÍ

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

v Praze mezi kanály EEG Ondřej Drbal 5. ročník, stud. sk. 9

Rádiové přijímače a vysílače

Optika v počítačovém vidění MPOV

Frekvenční analýza optických zobrazovacích systémů

Radiové rozhraní GSM prakticky. Karel Mikuláštík

Světlo x elmag. záření. základní principy

OPTICKÝ KUFŘÍK OA Návody k pokusům

ASFÉRICKÉ PLOCHY V OPTICE

Integrita povrchu a její význam v praktickém využití

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

ČSN EN ed. 2 OPRAVA 1

Geometrická optika 1

Makroskopická obrazová analýza pomocí digitální kamery

Geometrická optika. Aberace (vady) optických soustav

Video mikroskopická jednotka VMU

Defektoskopie a defektometrie

Spontánní sestupná frekvenční konverze v nelineárních vrstevnatých strukturách

Parametry litografu BS600

Název: Pozorování a měření emisních spekter různých zdrojů

OPTIKA Světelné jevy TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Mikroskopické metody Přednáška č. 3. Základy mikroskopie. Kontrast ve světelném mikroskopu

Analýza a zpracování digitálního obrazu

Teplocitlivé fólie ve fyzikálních experimentech

Optický emisní spektrometr Agilent 725 ICP-OES

Moderní astrooptika. závěr: čím větší zrcadlo, tím lépe! max. průměry zrcadel D 10 m. rozlišení: nejmenší úhel mezi dvěma rozlišenými bodovými objeky

PŘEHLED KLASICKÝCH A MODERNÍCH MIKROSKOPICKÝCH METOD

I. O P A T Ř E N Í O B E C N É P O V A H Y

STUDIUM HLADINOVÉHO ELEKTROSTATICKÉHO

Vlastnosti digitálních fotoaparátů

Vylepšení SNR u SPECT vyšetření


Osnova. Idea ASK/FSK/PSK ASK Amplitudové... Strana 1 z 16. Celá obrazovka. Konec Základy radiotechniky

Diagnostické ultrazvukové přístroje. Lékařské přístroje a zařízení, UZS TUL Jakub David kubadavid@gmail.com

Spektrální analyzátory

Obecná specifikace pro výrobky AKI electronic

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy. Technologické parametry výroby ozubených kol Bakalářská práce

( nositelné. Milan Švanda, Milan Polívka. X17NKA Návrh a konstrukce antén

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NÁVRH SPECIÁLNÍHO MĚŘÍCÍHO ZAŘÍZENÍ PRO KONTROLU SRAŽENÍ HRAN

3D Rekonstrukce triangulační metodou pro stereomikroskop

Vlnění, optika a atomová fyzika (2. ročník)

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Pro úlohy digitálního zpracování obrazu je příznačný velký objem dat. Doposud ani rychlé počítače s konvenční sériovou architekturou nejsou schopny

JSEM TVÉ OKO. iamnikon.cz

Letní škola fyziky optika 2015 ( )

ATENTOVY SPIS. Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. č. 34/1957 Sb. Přihlášeno 28. VÍL 1970 [PV )

Řešené příklady z OPTIKY II

vede sice ke zvýšení kontrastu, zároveň se ale snižuje rozlišení a ostrost obrazu (Obr. 46).

Transkript:

Nová koncepční a konstrukční řešení pro zobrazení s PMS P. Bouchal (FSI VUT Brno) a Z. Bouchal (KO PřF UP Olomouc) PB 4 Zobrazování s podporou technologie PMS Garant: R. Chmelík Program PB4: Metody a systémy pro jednocestnou nekoherentní korelační holografii (VUT a UP) Metody pokročilé rekonstrukce obrazu v holografickém mikroskopu (VUT) Měření optických ploch pomocí PMS (Meopta) Obsah příspěvku: Nekoherentní korelační mikroskopie metody, ověřovací experimenty, laboratorní systémy - přehled výsledků dosažených v CDO - nové výsledky za období 2013-2014 Mechanický konstrukční návrh korelačního mikroskopu (M. Antoš, VUT samostatný příspěvek) Náměty pro využití korelačního zobrazení mimo mikroskopii (holografický korelační teleskop, vírová metrologie)

Základní princip korelační mikroskopie Stav na počátku řešení projektu CDO Mikroskopový objektiv Prostorový modulátor světla I 1, I 2, I 3 CCD Korelační intenzitní záznamy Zpracování záznamů metodou fázových posunutí + Fresnelova transformace T 1, T 2, T 3 Fázové mapy pro rozdělení světla O Digitálně rekonstruovaný 3D obraz 2 2 * * u j Sj + urj + usjurj + usj u Rj Výpočetní model pro základní geometrii vln. Ověření záznamu a rekonstrukce testovacích objektů v základním režimu zobrazení. Používáno záření s úzkým spektrem (1-5 nm). Nízké rozlišení (MO nevyužit). Malé zorné pole (MO nevyužit).

Pokročilá korelační mikroskopie Přehled hlavních výsledků PB4 : Návrh a realizace systému s rozšířeným zorným polem. Optimalizace geometrie experimentu z hlediska rozlišení. Ověření možnosti sub-difrakčního rozlišení. Návrh a realizace korelačního zobrazení se spirálním zvýrazněním hran. Výsledky za období 2013-2014: Stanovení podmínek pro širokospektrální korelační zobrazení. Achromatické PMS zobrazení v bílém světle. Korelační holografické zobrazení ve fluorescenční mikroskopii. Princip rotujícího zobrazení a vírové lokalizace polohy v digitální holografii. Experimentální lokalizace polohy částic v korelační mikroskopii.

Systém s plným korelačním překrytím Přínos vložené optiky: perfektní překrytí interferujících vln výrazné rozšíření zorného pole zachování rozlišení v celém zorném poli přenos prostorového spektra na modulátor

Korelační zobrazení se spirálním kontrastem Standardní rekonstrukce Bodový záznam Optický spirální záznam Přímý obraz Standardní rekonstrukce Spirální rekonstrukce Digitální spirální rekonstrukce Vírová a standardní PSF

Korelační zobrazení v bílém světle Cesta k sub-difrakčnímu rozlišení v bílém světle Fyzikální limity rozlišení Koherenční délka (šířka spektra) Disperze OPD (geometrie vln) Disperzní odolnost Standardní geometrie λ: 1 nm 20 nm λ: 1 nm 20 nm Disperzní citlivost Dvoučočková geometrie

Refraktivní a difraktivní disperze Refraktivní prvek Difraktivní prvek V ref V V dif = 3. 45 35 < < 65 n glass D 1 =, Abbeovo nf nc číslo 17 < V LC < 40 V V dif = λ F λ D λ n C λ, D D ref dif =, V / dif = 3. 7 nfλf ncλ ref C Projevy difraktivní disperze: chromatická vada chromatická změna difrakční účinnosti Podélná chromatická vada λ f = λd f D 0. 3 f D λ λ F C η Spektrální difrakční účinnost m 2 λ ( λ) = sin c π m 0 ηm λ λ Integrální difrakční účinnost C 1 = ηm η λ λ C F λ F ( λ) dλ, 0. 97 1

Korekce difraktivní disperze PMS Princip achromatické korekce Podmínka achromatické korekce 1 V 1 1 V 2 1 + κv dif = 0, κ = f dif f L ( λ0 ) ( λ ) 0 Sekundární spektrum Apochromatizace δf ( λ λ ) P 0, 1 n = f f 2 L ( λ0 ) P P ( ) 1 P2 dif + λ0 V1 V2 κvdif ( λ1 ) n1 ( λ0 ) λ1 λ0, P = ( λ1 ) n1 ( λ2 ) λ1 λ2 1 j = dif n1 P P = V 1 V 1 2 = 2 P dif V P1 P = P P 2 dif dif dostupná skla nesplňují

Achromatický korektor pro PMS Hamamatsu Návrh a dokumentace KO Realizace Meopta-optika, s.r.o.

Achromatická korekce PMS

Achromatické PMS zobrazení λ=80 nm

Konstrukce pro korelační fluorescenční mikroskopii zdroj Xe výbojka excitační / emisní filtr 365 nm / 550 nm 543 nm / 582 nm 628 nm / 680 nm ověřovací experimenty fluorescenční USAF test fixované fluorescenční kuličky 500 nm

Vírová lokalizace polohy v digitální holografii Axiální lokalizace v optické mikroskopii změna tvaru nebo otočení rozostřeného obrazu omezený podélný rozsah (hloubka ostrosti MO) nutnost použít 4f systém komplexní modulace malá účinnost Axiální lokalizace v digitální holografii nižší přesnost než v OM větší rozsah než v OM nutnost opakovaných záznamů předmětu ( phase shifting ) vysoká časová náročnost algoritmů pro vyhodnocení polohy (peak searching, quantification of image sharpness, 3D deconvolution, inverse problem approach) E FT 1 S FT { FrT { H } 1 z Optický záznam předmět Holografický systém Digitální rekonstrukce CCD z rekonst. rovina holografický obraz Virtuální rotace Spirální zpracování obrazu Φ= Φ( z)

Lokalizace pomocí elektrického pole vírového svazku Originalita a výhody návrhu spojení optické rotace s holografickou rekonstrukcí nová metoda rotace pro intenzitní detekci (vírová analogie pro self-imaging ) nová metoda rotace pro elektrickou intenzitu (nedifrakční vírový svazek) stabilní profil obrazu (při rozostření rotace bez změny tvaru) velký rozsah axiální lokalizace vyhodnocení rotace z jediného standardního korelačního záznamu (odpadá phase shifting ) přímé (neiterační) vyhodnocení polohy všech částic z jediné rekonstrukce (možnost sledování pohybu částic) vyšší citlivost lokalizace (cca 2x proti jiným metodám dig. mikroskopie)

Experimentální vírová rotace se změnou periody Experimentální záznam (rovinná referenční vlna, NA=0.25, f m =400 mm, 2 = 600mm) Ovládání velikosti stopy Ovládání rychlosti rotace Změna radiální frekvence vírového filtru

Experimentální vírové rotace se změnou dosahu Experimentální záznam (rovinná referenční vlna, NA=0.25, f m =400 mm, 2 = 600mm)

Axiální rotační lokalizace fluorescenčních kuliček Fluorescenční uspořádání korelačního mikroskopu: fluorescenční filtry 543 nm / 582 nm, MO NA=0.9, fixované fluorescenční kuličky Invitrogen 500 nm

Axiální lokalizace polystyrenových kuliček Záznam a vírová rekonstrukce polystyrenových kuliček 1 µm (rovinná referenční vlna, NA=0.25, f m =400 mm, 2 = 600mm)

Lokalizace pohyblivých polystyrenových kuliček

Podíl na prezentovaných výsledcích VUT Brno Petr Bouchal návrh nových metod korelačního zobrazení návrh a realizace laboratorního korelačního mikroskopu princip vírové lokalizace objektů v digitální holografii realizace prezentovaných experimentů Martin Antoš mechanická konstrukce korelačního mikroskopu Meopta-optika, s.r.o. realizace 3 kusů afokálních korektorů disperze PMS (v rámci PB4 CDO TA ČR) UP Olomouc Zdeněk Bouchal teoretické zázemí experimentů výpočetní model pro širokospektrální korelaci koncepční návrh disperzní korekce PMS, spolupráce na ověření funkce korektoru Vladimír Chlup návrh a optimalizace korektoru pro PMS, příprava dokumentace, spolupráce na ověření funkce Radek Čelechovský měření chromatické vady a rozlišení korigovaného PMS Michal Baránek metody rotace obrazu pro optickou mikroskopii Děkuji za pozornost