Quelle influence peut avoir le modèle d'imagerie sur l'optimisation de masques de phase augmentant la profondeur de champ en microscopie de localisation ? (Orale) - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2021

Quelle influence peut avoir le modèle d'imagerie sur l'optimisation de masques de phase augmentant la profondeur de champ en microscopie de localisation ? (Orale)

Résumé

La profondeur d'imagerie en microscopie PALM, de l'anglais photo-activated localization microscopy, est fortement limitée par la profondeur de champ (PdC) naturelle de l'objectif utilisé. Celle-ci est très courte car l'ouverture numérique de l'objectif doit être grande pour maximiser la résolution latérale des images acquises. Plusieurs approches ont été étudiées pour étendre cette PdC, l'une d'entre elle consiste à placer un masque de phase dans le diaphragme de l'objectif [1, 2]. Nous avons récemment proposé des masques de phase binaires annulaires, faciles à fabriquer, basés sur cette approche. Après une optimisation des masques et un traitement numérique approprié des images acquises, nous avons montré que la PdC en microscopie PALM pouvait être améliorée d'un facteur trois [3, 4]. Pour optimiser ces masques et caractériser leurs performances, la défocalisation est généralement modélisée par un simple terme de phase quadratique dans le plan pupillaire [5]. Cependant, ce modèle ne prend pas en compte deux caractéristiques essentielles des configurations de microscopie de localisation : une ouverture numérique très élevée et un écart possible entre les indices de réfraction nominaux du liquide d'immersion et de l'échantillon biologique étudié. Il existe des modèles scalaires ou vectoriels bien plus précis qui prennent mieux en compte ces caractéristiques d'imagerie. Une question importante se pose donc : quelle influence peut avoir le modèle d'imagerie sur l'optimisation des masques de phase dans cette application ? Nous montrons tout d'abord qu'avec le modèle de formation d'image de Gibson & Lanni (GL) [6], plus réaliste qu'un simple terme de phase quadratique, l'extension de PdC se trouve simplement réduite par un facteur d'échelle dépendant de l'ouverture numérique. Nous montrons ensuite que si ce facteur d'échelle est correctement pris en compte, les masques optimisés avec le modèle quadratique restent optimaux dans le cadre du modèle GL. Ce résultat est important car il permet l'utilisation de masques génériques optimisés à l'aide du modèle quadratique approché sans requérir une connaissance précise de la configuration du microscope utilisé. [1] S. R. P. Pavani, M. A. Thompson, J. S. Biteen, S. J. Lord, N. Liu, R. J. Twieg, R. Piestun, and W. E. Moerner, "Three-dimensional, single-molecule fluorescence imaging beyond the diffraction limit by using a double-helix point spread function," Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 106, no. 9, pp. 2995?2999, 2009. [2] Y. Shechtman, S. J. Sahl, A. S. Backer, and W. E. Moerner, "Optimal Point Spread Function Design for 3D Imaging," Phys. Rev. Lett., vol. 113, p. 133902, Sep 2014. 3] O. Lévêque, C. Kulcsár, H. Sauer, A. Lee, P. Bon, L. Cognet, and F. Goudail, "Can phase masks extend depth-of-field in localization microscopy ?," in Unconventional Optical Imaging II (C. Fournier, M. P. Georges, and G. Popescu, eds.), vol. 11351, pp. 50-58, International Society for Optics and Photonics, SPIE, 2020. [4] O. Lévêque, C. Kulcsár, A. Lee, H. Sauer, A. Aleksanyan, P. Bon, L. Cognet, and F. Goudail, "Co-designed annular binary phase masks for depth-of-field extension in single-molecule localization microscopy," Opt. Express, vol. 28, pp. 32426?32446, Oct 2020. [5] J. W. Goodman, Introduction to Fourier optics. W.H. Freeman & Company, 4th édition. ed., 2017. [6] S. F. Gibson and F. Lanni, "Experimental test of an analytical model of aberration in an oil-immersion objective lens used in three-dimensional light microscopy," J. Opt. Soc. Am. A, vol. 9, pp. 154?166, Jan 1992.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03331684 , version 1 (02-09-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03331684 , version 1

Citer

Olivier Lévêque, Caroline Kulcsár, François Goudail. Quelle influence peut avoir le modèle d'imagerie sur l'optimisation de masques de phase augmentant la profondeur de champ en microscopie de localisation ? (Orale). Journée Co-conception de systèmes hybrides, GdR-ISIS (CNRS), May 2021, Online Only, France. ⟨hal-03331684⟩
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