Computational label-free microscope through a custom-built high-throughput objective lens and Fourier ptychography

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作者
Chen Liang,Feng Fan,Ke Du,Dongdong Chen,Runjia Yang,Chang Lü,Shumin Chen,Jianzhong Xi,Heng Mao
出处
期刊:Optics and Lasers in Engineering [Elsevier]
卷期号:176: 108055-108055 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.optlaseng.2024.108055
摘要

Label-free microscopy directly images live samples without fluorescent markers, providing a panoramic view of biological structures and functions. However, pursuing high-throughput and high-content live cell imaging requires both higher spatial resolution and larger field of view, which are limited by the optical system. In this study, we custom-built a 5/0.35 objective with a field number of 28 mm, providing a space-bandwidth product of 34 megapixels, which is four times greater than that of commercial high-throughput objectives such as the Nikon Lambda series (4/0.2, 10/0.45, 20/0.75). Furthermore, we incorporated Fourier ptychography microscopy (FPM) into the system, achieving a synthetic numerical aperture of 0.72, suitable for digital pathology and long-term live cell observation. To improve the FPM performance, we proposed a phantom-based calibration method for quantitative correction of illumination angle errors. Additionally, this method can also serve as an initial step for the on-line calibration. The remarkable capabilities of our 5/0.35 objective have been demonstrated, as well as the effectiveness of computational label-free microscopy. Furthermore, by combining our original FPM with more advanced hardware and algorithms, our FPM can achieve higher performance.

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