Abstract

Based on an interferometric spatial autocorrelation of two shifted point-spread functions combined with confocal detection, we demonstrate that the point-spread autocorrelation function technique provides improved axial resolution compared with conventional confocal imaging. The principle of the technique is demonstrated for a one-sided fluorescing step object.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. J. R. Sheppard, A. Choudhury, Opt. Acta 24, 1051 (1977).
    [CrossRef]
  2. G. J. Brakenhoff, P. Blom, P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
    [CrossRef]
  3. G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
    [CrossRef]
  5. S. Hell, E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).
    [CrossRef]
  6. S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
    [CrossRef]
  7. E. H. K. Stelzer, S. Lindek, J. Microsc. 111, 536 (1994).
  8. S. W. Hell, Opt. Commun. 106, 19 (1994).
    [CrossRef]
  9. S. W. Hell, J. Wichmann, Opt. Lett. 19, 780 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. M. Müller, G. J. Brakenhoff, Opt. Lett. 20, 2159 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. K. Visscher, G. J. Brakenhoff, T. D. Visser, J. Microsc. 175, 162 (1994).
    [CrossRef]
  12. E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
    [CrossRef]
  13. S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
    [CrossRef]

1995 (1)

1994 (6)

S. W. Hell, J. Wichmann, Opt. Lett. 19, 780 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
[CrossRef]

E. H. K. Stelzer, S. Lindek, J. Microsc. 111, 536 (1994).

S. W. Hell, Opt. Commun. 106, 19 (1994).
[CrossRef]

K. Visscher, G. J. Brakenhoff, T. D. Visser, J. Microsc. 175, 162 (1994).
[CrossRef]

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

1993 (1)

S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
[CrossRef]

1992 (1)

S. Hell, E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).
[CrossRef]

1985 (2)

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

1979 (1)

G. J. Brakenhoff, P. Blom, P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
[CrossRef]

1977 (1)

C. J. R. Sheppard, A. Choudhury, Opt. Acta 24, 1051 (1977).
[CrossRef]

Barends, P.

G. J. Brakenhoff, P. Blom, P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
[CrossRef]

Blom, P.

G. J. Brakenhoff, P. Blom, P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
[CrossRef]

Brakenhoff, G. J.

M. Müller, G. J. Brakenhoff, Opt. Lett. 20, 2159 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

K. Visscher, G. J. Brakenhoff, T. D. Visser, J. Microsc. 175, 162 (1994).
[CrossRef]

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Brakenhoff, P. Blom, P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
[CrossRef]

Choudhury, A.

C. J. R. Sheppard, A. Choudhury, Opt. Acta 24, 1051 (1977).
[CrossRef]

Cremer, C.

S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
[CrossRef]

S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
[CrossRef]

Davoust, J.

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

Hell, S.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
[CrossRef]

S. Hell, E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).
[CrossRef]

Hell, S. W.

S. W. Hell, J. Wichmann, Opt. Lett. 19, 780 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
[CrossRef]

S. W. Hell, Opt. Commun. 106, 19 (1994).
[CrossRef]

Kaplan, R.

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

Lindek, S.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
[CrossRef]

E. H. K. Stelzer, S. Lindek, J. Microsc. 111, 536 (1994).

Linnemans, W. A.

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Marsman, H. J. B.

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

Müller, M.

Nanninga, N.

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Pick, R.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

Reiner, G.

S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
[CrossRef]

Ritter, G.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

Salmon, N.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

Sheppard, C. J. R.

C. J. R. Sheppard, A. Choudhury, Opt. Acta 24, 1051 (1977).
[CrossRef]

Spronsen, E. A. v.

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Stelzer, E. H. K.

E. H. K. Stelzer, S. Lindek, J. Microsc. 111, 536 (1994).

S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
[CrossRef]

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
[CrossRef]

S. Hell, E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).
[CrossRef]

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

Storz, C.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

Stricker, R.

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

Visscher, K.

K. Visscher, G. J. Brakenhoff, T. D. Visser, J. Microsc. 175, 162 (1994).
[CrossRef]

Visser, T. D.

K. Visscher, G. J. Brakenhoff, T. D. Visser, J. Microsc. 175, 162 (1994).
[CrossRef]

Voort, H. T. M. v. d.

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Wichmann, J.

Wijnaendts van Resandt, R. W.

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

S. W. Hell, S. Lindek, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, Appl. Phys. Lett. 64, 1335 (1994).
[CrossRef]

J. Microsc. (5)

E. H. K. Stelzer, S. Lindek, J. Microsc. 111, 536 (1994).

K. Visscher, G. J. Brakenhoff, T. D. Visser, J. Microsc. 175, 162 (1994).
[CrossRef]

G. J. Brakenhoff, P. Blom, P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
[CrossRef]

R. W. Wijnaendts van Resandt, H. J. B. Marsman, R. Kaplan, J. Davoust, E. H. K. Stelzer, R. Stricker, J. Microsc. 138, 29 (1985).
[CrossRef]

S. Hell, G. Reiner, C. Cremer, E. H. K. Stelzer, J. Microsc. 169, 391 (1993).
[CrossRef]

Nature (1)

G. J. Brakenhoff, H. T. M. v. d. Voort, E. A. v. Spronsen, W. A. Linnemans, N. Nanninga, Nature (London) 317, 748 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Acta (1)

C. J. R. Sheppard, A. Choudhury, Opt. Acta 24, 1051 (1977).
[CrossRef]

Opt. Commun. (3)

S. Hell, E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).
[CrossRef]

E. H. K. Stelzer, S. Hell, S. Lindek, R. Stricker, R. Pick, C. Storz, G. Ritter, N. Salmon, Opt. Commun. 104, 223 (1994).
[CrossRef]

S. W. Hell, Opt. Commun. 106, 19 (1994).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of the experimental setup: T, telescope; Lref, Lobj, 200-mm lenses; BS1, BS2, 50% beam splitters; L, 100-mm lens to provide proper tube lens conditions; D, dichroic; O, objective; S, sample on a variable height translation stage; BF, blocking filter; P, 10-μm pinhole; PMT’s, photomultiplier tubes; DS, digital sampling scope; LIA, lock-in amplifier.

Fig. 2
Fig. 2

Axial PSAF signal as a function of NA. The dashed lines are baselines for the individual curves.

Fig. 3
Fig. 3

(a) PSAF response to a fluorescing step object for various focal shifts between the reference and the object PSF’s. The dashed lines are baselines for the individual curves. The relative decrease in the actual signal levels is 1/0.5/0.2 for focal shifts 0/2.1/3.1λ0. (b) The steepness, expressed as the distance between the 25% and 75% amplitude levels, of the axial PSAF response to a fluorescing step object as a function of the focal shift between the reference and the object PSF’s. The open-circle data point represents the conventional confocal fluorescence response. Note that the zero separation is suppressed.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

G ( Δ r , Δ ϕ ) = d r O ( r ) · | u ref ( r , ϕ 0 ) + u obj ( r + Δ r , ϕ 0 + Δ ϕ ) | 2 · | u det ( r + 1 2 Δ r , ϕ 0 ) | 2 .
I PSAF ( Δ r ) = Max { G ( Δ r , Δ ϕ ) ; Δ ϕ [ 0 , 2 π ] } Min { G ( Δ r , Δ ϕ ) ; Δ ϕ [ 0 , 2 π ] } ,

Metrics