In Fourier ptychography, multiple low resolution images are captured and subsequently combined computationally into a high-resolution, large-field of view micrograph. A theoretical image-formation model based on the assumption of plane-wave illumination from various directions is commonly used, to stitch together the captured information into a high synthetic aperture. The underlying far-field (Fraunhofer) diffraction assumption connects the source, sample, and pupil planes by Fourier transforms. While computationally simple, this assumption neglects phase-curvature due to non-planar illumination from point sources as well as phase-curvature from finite-conjugate microscopes (e.g., using a single-lens for image-formation). We describe a simple, efficient, and accurate extension of Fourier ptychography by embedding the effect of phase-curvature into the underlying forward model. With the improved forward model proposed here, quantitative phase reconstruction is possible even for wide fields-of-views and without the need of image segmentation. Lastly, the proposed method is computationally efficient, requiring only two multiplications: prior and following the reconstruction.
Quantitative Jones matrix imaging using vectorial Fourier ptychography
本文提出了一种显微成像技术，使用可变角度照明恢复复杂的偏振特性的标本在高分辨率和大视场。该方法扩展了傅立叶重叠关联成像，这是一种基于合成孔径的成像方法，可以通过无相位测量来提高分辨率，以额外考虑光的矢量性质。在使用配备有LED照明阵列和两个偏振器的标准显微镜获取图像后，我们的矢量傅立叶重叠关联（vFP）算法求解了每个解析空间位置处感兴趣的各向异性样本的复杂2x2琼斯矩阵。我们引入了一个新的顺序高斯-牛顿为基础的求解器，另外联合估计和消除偏振相关的成像系统像差。我们证明了有效的vFP性能，通过生成大面积（29 mm $^2$），高分辨率（1.24 $μ$ m全间距）的样品吸收，相位，取向，二向衰减和延迟的各种校准样品和生物标本的重建。
Experimental robustness of Fourier Ptychography phase retrieval algorithms
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；École Normale Supérieure（巴黎高等师范学院）；Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）；University of Southern California（南加州大学）
Spatially-coded Fourier ptychography: flexible and detachable coded thin films for quantitative phase imaging with uniform phase transfer characteristics
无标记纳米显微镜包括使用可见波长的分辨率在100 nm范围内的光学成像。在这里，我们提出了一种无标签的纳米显微镜方法，结合傅立叶重叠关联与波导显微镜实现“超级聚光器”，其特征在于最大程度地倾斜相干暗场照明与人工拉伸波矢量，由于大的折射率的就业硅$_3$ N $_4$波导材料。我们通过锥形单模波导在尺寸为400 $\mathrmμ$ m $^2$的成像区域上产生傅立叶重叠关联成像所需的相干平面波照明，并双重处理傅立叶重叠关联相位恢复算法的重叠约束：首先通过波导芯片布局的复用输入结构依次改变照明波矢量的方向性，通过在可见光谱上逐步增加照明光波长来缩短波矢量模量。我们通过计算机和体外实验验证了该方法，并提供了有关基本图像形成理论和重建算法的详细信息。
Gap-free Information Transfer in 4D-STEM via Fusion of Complementary Scattering Channels
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Thermo Fisher Scientific（赛默飞世尔科技）；DSTL GmbH（DSTL有限公司）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学和技术研究所）；Indiana University（印第安纳大学）
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。
