Single-shot quantitative phase imaging as an extension of differential interference contrast microscopy

显微镜 微分干涉显微术 干涉显微镜 相衬显微术 显微镜 对比度(视觉) 生物 相(物质) 光学 荧光显微镜 相位对比成像
作者
Osamu Yasuhiko,Kozo Takeuchi,Hidenao Yamada,Yukio Ueda
出处
期刊:Genes to Cells [Wiley]
卷期号:26 (8): 596-610
标识
DOI:10.1111/gtc.12876
摘要

Various studies have been conducted to obtain quantitative phase information based on differential interference contrast (DIC) microscopy. As one such attempt, we propose in this study a single-shot quantitative phase imaging (QPI) method by combining two developments. First, an add-on optical system to a commercialized DIC microscope was developed to perform quantitative phase gradient imaging (QPGI) with single image acquisition using a polarization camera. Second, an algorithm was formulated to reconstitute QPI from the obtained QPGI by reducing linear artifacts, which arise in simply integrated QPGI images. To demonstrate the applicability of the developed system in cell biology, the system was used to measure various cell lines and compared with fluorescence microscopy images of the same field of view. Consistent with previous studies, nucleoli and lipid droplets can be imaged by the system with greater optical path lengths (OPL). The results also implied that combining fluorescence microscopy and the developed system might be more informative for cell biology research than using these methods individually. Exploiting the single-shot performance of the developed system, time-lapse imaging was also conducted to visualize the dynamics of intracellular granules in monocyte-/macrophage-like cells. Our proposed approach may accelerate the implementation of QPI in standard biomedical laboratories.
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