Formation of a bright-field microscopic image of a transparent phase object is described in terms of elementary geometrical optics. Our approach is based on the premise that image replicates the intensity distribution (real or virtual) at the front focal plane of the objective. The task is therefore reduced to finding the change in intensity at the focal plane caused by the object. This can be done by ray tracing complemented with the requirement of conservation of the number of rays. Despite major simplifications involved in such an analysis, it reproduces some results from the paraxial wave theory. Additionally, our analysis suggests two ways of extracting quantitative phase information from bright-field images: by vertically shifting the focal plane (the approach used in the transport-of-intensity analysis) or by varying the angle of illumination. In principle, information thus obtained should allow reconstruction of the object morphology.
High-Fidelity Single-Shot Quantitative Differential Phase Microscopy Using Pseudothermal Sagnac Interferometer
UiT The Arctic University of Norway（挪威阿尔塔大学）；Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics（华沙理工大学微机械与光子学研究所）；Karolinska Institute（卡罗林斯卡学院）；The Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Physics, University of Oslo（奥斯陆大学数学与自然科学学院物理系）
Establishing a library of metasurface building blocks through coherence-controlled holographic microscopy
Institute of Physical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学机械工程学院物理工程系）；Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（布尔诺理工大学中欧理工学院）
Wavelength and Polarization Multiplexed Nonlocal Metasurface for Quantitative Phase Microscopy
ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学变革性超光学系统卓越中心物理学院）；School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理学院）；Department of Biochemistry and Pharmacology, The University of Melbourne（墨尔本大学生化与药理学系）；Functional Materials and Microsystems Research Group and the Mico Nano Research Facility, RMIT University（皇家墨尔本理工大学功能材料与微系统研究组及微电子纳米研究设施）；ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, RMIT University（皇家墨尔本理工大学变革性超光学系统卓越中心）
Wolf phase tomography (WPT) of transparent structures using partially coherent illumination
Emil Wolf于1969年提出了使用相干全息成像的衍射层析成像，以从透明的非均匀物体中提取3D信息。同时，Wolf方程描述了部分相干光场的传输关联.结合这两个概念，在这里，我们提出沃尔夫相位层析成像（WPT），这是一种方法，用于执行衍射层析成像使用部分相干场。WPT重建工作在直接的时空域中，不需要傅立叶变换，并且从样品的厚度来重建折射率分布。我们证明了WPT的原则，使用空间光干涉显微镜（SLIM）获得的数据。SLIM是一种定量相位成像方法，通过在入射场和散射场之间引入受控相移来升级现有的相衬显微镜。SLIM中的照明场是空间部分相干的（从环形光瞳函数出现）和低时间相干性（白光），因此，适合于沃尔夫方程。根据SLIM中对应于不同相衬帧的三个强度测量，通过计算所测量的复关联函数的拉普拉斯和二阶时间导数，立即获得3D折射率分布。该方法的高通量和简单性使得能够在整个多孔板上研究活细胞中的3D动态事件，RI灵敏度约为10-5。我们通过测量标准样品（微珠）、精子和活神经网络来验证WPT。
Quantitative phase gradient microscopy with spatially entangled photons
University of Ottawa（渥太华大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Joint Centre for Extreme Photonics（极端光子学联合中心）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research and Technology, NCKU（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）；Institute for Quantum Studies, Chapman University（查普曼大学量子研究所）
A unified reconstruction algorithm for reduced-frame structured illumination microscopy
MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter, School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院凝聚态物质非平衡合成与调制教育部重点实验室）
Wide-field, high-resolution lensless on-chip microscopy via near-field blind ptychographic modulation
提出了一种基于近场盲重叠关联调制的无透镜片上显微平台。在这个平台中，我们在物体和图像传感器之间放置了一个薄的漫射器，用于光波调制。通过盲扫描未知漫射器到不同的x-y位置，我们获得了一系列调制强度图像，用于定量对象恢复。与之前的重叠关联成像实现不同，我们采用了菲涅尔数约为50，000的单位放大配置，这比之前的重叠关联成像设置高出几个数量级。单位放大率配置允许我们将整个传感器区域（6.4 mm × 4.6 mm）作为成像视场。超高的菲涅尔数使我们能够直接恢复的相位恢复过程中的扩散器的位置偏移，解决了定位精度问题困扰在定期重叠关联实验。在我们的实现中，我们使用一个低成本的，DIY的扫描阶段，以执行盲漫射器调制。精确的机械扫描，这是传统的重叠关联实验中的关键是不再需要在我们的设置。我们还采用了上采样相位恢复方案，以绕过成像器像素大小设置的分辨率限制，并展示了0.78微米的半间距分辨率。我们通过体外细胞培养、透明和染色的组织切片以及厚的生物样品来验证成像性能。我们表明，恢复的定量相位图可以用来执行有效的细胞分割的密集的酵母培养。我们还展示了基于恢复的波前的厚生物样品的3D数字重聚焦。该平台为大视场、高分辨率和定量的片上显微镜提供了一种具有成本效益的交钥匙解决方案。
