Optimisation de masques de phase binaires pour l’augmentation de la profondeur de champ en imagerie de la molécule unique - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Optimisation de masques de phase binaires pour l’augmentation de la profondeur de champ en imagerie de la molécule unique

Résumé

La démarche de co-conception consiste à concevoir un système d'imagerie en prenant en compte à la fois le modèle de formation de l'image, les propriétés de l'optique et les algorithmes de traitement permettant d'en extraire l'information utile [1]. Cette méthodologie est utilisée en imagerie pour la biologie avec la microscopie de la molécule unique. Cette technique d'imagerie permet d'estimer de manière très précise la position d'une particule fluorescente isolée dans le champ de la caméra au-delà de la limite de diffraction. En utilisant ce principe, on peut ainsi reconstruire des images dites de super-résolution, présentant des résolutions nanométriques, bien au-delà de la limite de diffraction [2]. Aujourd'hui, avec ce mode d'imagerie, on cherche à imager des milieux de plus en plus épais et de moins en moins transparents. Dans ce contexte, nous proposons une approche cherchant à rendre l'imagerie de molécule unique insensible à sa position axiale. En d'autres termes, afin de rester compatible avec l'imagerie de super-résolution dans le plan, la précision d'estimation de la tache de diffraction doit être la plus invariante possible le long de l'axe optique, sur la profondeur d'imagerie souhaitée. Depuis plusieurs années, notre équipe co-conçoit des masques de phase placés dans la pupille d'une optique afin d'étendre sa profondeur de champ en imagerie classique [3]. Ces masques produisent une image relativement floutée, mais dont la qualité est indépendante de la position axiale de l'objet. Il faut alors appliquer un unique traitement de déconvolution pour reconstruire les objets à toutes les profondeurs, et l'optimisation de la fonction de phase du masque repose donc sur un critère de qualité image après déconvolution. Nous proposons ici de co-concevoir ces masques de phase dans la pupille de l'objectif du microscope afin de générer une tache image dont la précision d'estimation de sa position est invariante (ou faiblement variable) sur l'axe d'imagerie. D'un point de vue théorique, l'originalité réside dans le fait que le critère d'optimisation est différent : ce critère n'est plus la qualité image après déconvolution mais la précision de localisation d'une molécule individuelle dans le plan. Nos résultats montrent que les masques optimaux sont différents dans les deux cas et que les masques optimaux pour la localisation peuvent augmenter de manière significative la profondeur d'exploration des méthodes d'imagerie de la molécule unique. [1] D. G. Stork and M. D. Robinson, “Theoretical foundations for joint digital-optical analysis of electro-optical imaging systems,” Applied Optics, vol. 47, no. 10, pp. B64–B75, 2008. [2] E. Betzig, G. H. Patterson, R. Sougrat, O. W. Lindwasser, S. Olenych, J. S. Bonifacino, M. W. Davidson, J. Lippincott-Schwartz, and H. F. Hess, “Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution,” Science, vol. 313, no. 5793, pp. 1642–1645, 2006. [3] F. Diaz, F. Goudail, B. Loiseaux, and J.-P. Huignard, “Comparison of depth-of-focus-enhancing pupil masks based on a signal-to-noise-ratio criterion after deconvolution,” JOSA A, vol. 27, no. 10, pp. 2123–2131, 2010.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02493818 , version 1 (02-03-2020)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02493818 , version 1

Citer

Olivier Lévêque, Caroline Kulcsár, François Goudail. Optimisation de masques de phase binaires pour l’augmentation de la profondeur de champ en imagerie de la molécule unique. Journée Co-conception de systèmes hybrides, GdR-ISIS (CNRS), Oct 2019, Paris, France. ⟨hal-02493818⟩
88 Consultations
0 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More