Abstract

Utilizing the interference of wave fronts of two opposing lenses, 4Pi-confocal and I5M microscopy improve the axial resolution of far-field fluorescence microscopy as much as threefold to sevenfold. However, establishing the phase difference of the wave fronts in the sample is a problem yet to be solved. Here we show that the phase difference is encoded in the microscope’s transfer of the spatial frequencies that match the distance of the interference peaks. As a result the phase difference is readily extracted through a Fourier transform of the image. Our method is relevant to all microscopes that exploit the interference of counterpropagating waves to improve the axial and the lateral resolution.

© 2002 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. W. Hell and E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).
  2. B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).
  3. S. W. Hell and M. Nagorni, Opt. Lett. 23, 1567 (1998).
  4. R. Heintzmann and C. Cremer, Proc. SPIE 3568, 185 (1998).
  5. M. G. L. Gustafsson, D. A. Agard, and J. W. Sedat, J. Microsc. 195, 10 (1999).
  6. J. T. Frohn, H. F. Knapp, and A. Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97, 7232 (2000).
  7. G. E. Cragg and P. T. C. So, Opt. Lett. 25, 46 (2000).
  8. M. G. L. Gustafsson, J. Microsc. 198, 82 (2000).
  9. P. T. C. So, H. S. Kwon, and C. Y. Dong, J. Opt. Soc. Am. A 18, 2833 (2001).
  10. S. W. Hell, M. Schrader, and H. T. M. van der Voort, J. Microsc. 185, 1 (1997).
  11. M. Nagorni and S. W. Hell, J. Opt. Soc. Am. A 18, 36 (2001).
  12. C. M. Blanca, J. Bewersdorf, and S. W. Hell, Appl. Phys. Lett. 79, 2321 (2001).
  13. C. M. Blanca and S. W. Hell, Single Molecules 2, 207 (2001).
  14. M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

2001

P. T. C. So, H. S. Kwon, and C. Y. Dong, J. Opt. Soc. Am. A 18, 2833 (2001).

C. M. Blanca, J. Bewersdorf, and S. W. Hell, Appl. Phys. Lett. 79, 2321 (2001).

C. M. Blanca and S. W. Hell, Single Molecules 2, 207 (2001).

M. Nagorni and S. W. Hell, J. Opt. Soc. Am. A 18, 36 (2001).

2000

G. E. Cragg and P. T. C. So, Opt. Lett. 25, 46 (2000).

J. T. Frohn, H. F. Knapp, and A. Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97, 7232 (2000).

M. G. L. Gustafsson, J. Microsc. 198, 82 (2000).

1999

M. G. L. Gustafsson, D. A. Agard, and J. W. Sedat, J. Microsc. 195, 10 (1999).

M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

1998

R. Heintzmann and C. Cremer, Proc. SPIE 3568, 185 (1998).

S. W. Hell and M. Nagorni, Opt. Lett. 23, 1567 (1998).

1997

S. W. Hell, M. Schrader, and H. T. M. van der Voort, J. Microsc. 185, 1 (1997).

1993

B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).

1992

S. W. Hell and E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).

Agard, D. A.

M. G. L. Gustafsson, D. A. Agard, and J. W. Sedat, J. Microsc. 195, 10 (1999).

Andres, P.

M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

Bailey, B.

B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).

Bewersdorf, J.

C. M. Blanca, J. Bewersdorf, and S. W. Hell, Appl. Phys. Lett. 79, 2321 (2001).

Blanca, C. M.

C. M. Blanca and S. W. Hell, Single Molecules 2, 207 (2001).

C. M. Blanca, J. Bewersdorf, and S. W. Hell, Appl. Phys. Lett. 79, 2321 (2001).

Cragg, G. E.

Cremer, C.

R. Heintzmann and C. Cremer, Proc. SPIE 3568, 185 (1998).

Dong, C. Y.

P. T. C. So, H. S. Kwon, and C. Y. Dong, J. Opt. Soc. Am. A 18, 2833 (2001).

Farkas, D. L.

B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).

Frohn, J. T.

J. T. Frohn, H. F. Knapp, and A. Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97, 7232 (2000).

Gustafsson, M. G. L.

M. G. L. Gustafsson, J. Microsc. 198, 82 (2000).

M. G. L. Gustafsson, D. A. Agard, and J. W. Sedat, J. Microsc. 195, 10 (1999).

Heintzmann, R.

R. Heintzmann and C. Cremer, Proc. SPIE 3568, 185 (1998).

Hell, S. W.

C. M. Blanca and S. W. Hell, Single Molecules 2, 207 (2001).

C. M. Blanca, J. Bewersdorf, and S. W. Hell, Appl. Phys. Lett. 79, 2321 (2001).

M. Nagorni and S. W. Hell, J. Opt. Soc. Am. A 18, 36 (2001).

S. W. Hell and M. Nagorni, Opt. Lett. 23, 1567 (1998).

S. W. Hell, M. Schrader, and H. T. M. van der Voort, J. Microsc. 185, 1 (1997).

S. W. Hell and E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).

Knapp, H. F.

J. T. Frohn, H. F. Knapp, and A. Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97, 7232 (2000).

Kowalczyk, M.

M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

Kwon, H. S.

P. T. C. So, H. S. Kwon, and C. Y. Dong, J. Opt. Soc. Am. A 18, 2833 (2001).

Lanni, F.

B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).

Martinez-Corral, M.

M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

Nagorni, M.

Schrader, M.

S. W. Hell, M. Schrader, and H. T. M. van der Voort, J. Microsc. 185, 1 (1997).

Sedat, J. W.

M. G. L. Gustafsson, D. A. Agard, and J. W. Sedat, J. Microsc. 195, 10 (1999).

So, P. T. C.

P. T. C. So, H. S. Kwon, and C. Y. Dong, J. Opt. Soc. Am. A 18, 2833 (2001).

G. E. Cragg and P. T. C. So, Opt. Lett. 25, 46 (2000).

Stelzer, E. H. K.

S. W. Hell and E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).

Stemmer, A.

J. T. Frohn, H. F. Knapp, and A. Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97, 7232 (2000).

Taylor, D. L.

B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).

van der Voort, H. T. M.

S. W. Hell, M. Schrader, and H. T. M. van der Voort, J. Microsc. 185, 1 (1997).

Zapata-Rodriguez, C. J.

M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

Appl. Phys. Lett.

C. M. Blanca, J. Bewersdorf, and S. W. Hell, Appl. Phys. Lett. 79, 2321 (2001).

J. Microsc.

M. G. L. Gustafsson, D. A. Agard, and J. W. Sedat, J. Microsc. 195, 10 (1999).

M. G. L. Gustafsson, J. Microsc. 198, 82 (2000).

S. W. Hell, M. Schrader, and H. T. M. van der Voort, J. Microsc. 185, 1 (1997).

J. Opt. Soc. Am. A

P. T. C. So, H. S. Kwon, and C. Y. Dong, J. Opt. Soc. Am. A 18, 2833 (2001).

J. Opt. Soc. Am. A

Nature

B. Bailey, D. L. Farkas, D. L. Taylor, and F. Lanni, Nature 366, 44 (1993).

Opt. Commun.

S. W. Hell and E. H. K. Stelzer, Opt. Commun. 93, 277 (1992).

M. Martinez-Corral, P. Andres, C. J. Zapata-Rodriguez, and M. Kowalczyk, Opt. Commun. 165, 267 (1999).

Opt. Lett.

Proc. Natl. Acad. Sci. (USA)

J. T. Frohn, H. F. Knapp, and A. Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 97, 7232 (2000).

Proc. SPIE

R. Heintzmann and C. Cremer, Proc. SPIE 3568, 185 (1998).

Single Molecules

C. M. Blanca and S. W. Hell, Single Molecules 2, 207 (2001).

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.


Metrics