Abstract

Confocal scanning microscopy (CSM) is the most widely used modern optical microscopy technique. Theoretically, it allows the diffraction barrier to be surpassed by a factor of 2, but practically this improvement is sacrificed to obtain a good signal-to-noise ratio (SNR). Image scanning microscopy (ISM) solves this limitation but, in the current implementations, the system complexity is increased and the versatility of CSM is reduced. Here we show that ISM can be straightforwardly implemented by substituting the single point detector of a confocal microscope with a quadrant detector of the same size, thus using a small number of detector elements. This implementation offers resolution close to the CSM theoretical value and improves the SNR by a factor of 1.5 with respect to the CSM counterpart without losing the optical sectioning capability and the system versatility.

© 2015 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Subtractive imaging in confocal scanning microscopy using a CCD camera as a detector

Emilio Sánchez-Ortiga, Colin J. R. Sheppard, Genaro Saavedra, Manuel Martínez-Corral, Ana Doblas, and Arnau Calatayud
Opt. Lett. 37(7) 1280-1282 (2012)

Image formation in image scanning microscopy, including the case of two-photon excitation

Colin J. R. Sheppard, Marco Castello, Giorgio Tortarolo, Giuseppe Vicidomini, and Alberto Diaspro
J. Opt. Soc. Am. A 34(8) 1339-1350 (2017)

3D image scanning microscopy with engineered excitation and detection

Clemens Roider, Rafael Piestun, and Alexander Jesacher
Optica 4(11) 1373-1381 (2017)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. J. R. Sheppard and A. Choudhury, Opt. Acta 24, 1051 (1977).
    [Crossref]
  2. G. J. Brakenhoff, P. Blom, and P. Barends, J. Microsc. 117, 219 (1979).
    [Crossref]
  3. C. J. Sheppard, X. Gan, M. Gu, and M. Roy, Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, ed. (Springer, 1995), pp. 363–371.
  4. W. Lukosz, J. Opt. Soc. Am. 57, 932 (1967).
    [Crossref]
  5. M. G. L. Gustafsson, J. Microsc. 198, 82 (2000).
    [Crossref]
  6. C. J. R. Sheppard, Optik 80, 53 (1988).
  7. C. B. Müller and J. Enderlein, Phys. Rev. Lett. 104, 198101 (2010).
    [Crossref]
  8. G. M. De Luca, R. M. Breedijk, R. A. Brandt, C. H. Zeelenberg, B. E. de Jong, W. Timmermans, L. Nahidi Azar, R. A. Hoebe, S. Stallinga, and E. M. Manders, Biomed. Opt. Express 4, 2644 (2013).
    [Crossref]
  9. S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
    [Crossref]
  10. K. Weisshart, Tech. Rep., Zeiss (2014).
  11. C. J. R. Sheppard, S. B. Mehta, and R. Heintzmann, Opt. Lett. 38, 2889 (2013).
    [Crossref]
  12. M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
    [Crossref]
  13. O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
    [Crossref]
  14. A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
    [Crossref]
  15. A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
    [Crossref]
  16. I. J. Cox, C. J. R. Sheppard, and T. Wilson, Optik 60, 391 (1982).
  17. M. Leutenegger, R. Rao, R. A. Leitgeb, and T. Lasser, Opt. Express 14, 11277 (2006).
    [Crossref]
  18. M. Castello, A. Diaspro, and G. Vicidomini, Appl. Phys. Lett. 105, 234106 (2014).
    [Crossref]
  19. R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
    [Crossref]

2014 (1)

M. Castello, A. Diaspro, and G. Vicidomini, Appl. Phys. Lett. 105, 234106 (2014).
[Crossref]

2013 (6)

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

C. J. R. Sheppard, S. B. Mehta, and R. Heintzmann, Opt. Lett. 38, 2889 (2013).
[Crossref]

G. M. De Luca, R. M. Breedijk, R. A. Brandt, C. H. Zeelenberg, B. E. de Jong, W. Timmermans, L. Nahidi Azar, R. A. Hoebe, S. Stallinga, and E. M. Manders, Biomed. Opt. Express 4, 2644 (2013).
[Crossref]

S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
[Crossref]

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

2012 (1)

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

2010 (1)

C. B. Müller and J. Enderlein, Phys. Rev. Lett. 104, 198101 (2010).
[Crossref]

2008 (1)

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

2006 (1)

2000 (1)

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

1988 (1)

C. J. R. Sheppard, Optik 80, 53 (1988).

1982 (1)

I. J. Cox, C. J. R. Sheppard, and T. Wilson, Optik 60, 391 (1982).

1979 (1)

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

1977 (1)

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

1967 (1)

Agard, D. A.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Barends, P.

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

Bertero, M.

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Blom, P.

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

Boccacci, P.

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Brakenhoff, G. J.

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

Brandt, R. A.

Breedijk, R. M.

Bunt, G.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Cande, W. Z.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Carlton, P. M.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Castello, M.

M. Castello, A. Diaspro, and G. Vicidomini, Appl. Phys. Lett. 105, 234106 (2014).
[Crossref]

Cavicchioli, R.

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Chandris, P.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

Chitnis, A.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

Chitnis, A. B.

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Choudhury, A.

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

Clever, M.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Combs, C. A.

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Cox, I. J.

I. J. Cox, C. J. R. Sheppard, and T. Wilson, Optik 60, 391 (1982).

de Jong, B. E.

De Luca, G. M.

Diaspro, A.

M. Castello, A. Diaspro, and G. Vicidomini, Appl. Phys. Lett. 105, 234106 (2014).
[Crossref]

Enderlein, J.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

C. B. Müller and J. Enderlein, Phys. Rev. Lett. 104, 198101 (2010).
[Crossref]

Fischer, R. S.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Gan, X.

C. J. Sheppard, X. Gan, M. Gu, and M. Roy, Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, ed. (Springer, 1995), pp. 363–371.

Golubovskaya, I. N.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Großhans, J.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Gu, M.

C. J. Sheppard, X. Gan, M. Gu, and M. Roy, Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, ed. (Springer, 1995), pp. 363–371.

Gustafsson, M. G. L.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

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

Head, J.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

Heintzmann, R.

S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
[Crossref]

C. J. R. Sheppard, S. B. Mehta, and R. Heintzmann, Opt. Lett. 38, 2889 (2013).
[Crossref]

Hoebe, R. A.

Kehlenbach, R. H.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Lasser, T.

Leitgeb, R. A.

Leutenegger, M.

Lukosz, W.

Manders, E. M.

Mehta, S. B.

Mione, M.

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Müller, C. B.

C. B. Müller and J. Enderlein, Phys. Rev. Lett. 104, 198101 (2010).
[Crossref]

Nahidi Azar, L.

Nogare, D. D.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Parekh, S. H.

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Pfaff, J.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Pieper, C.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Rao, R.

Roth, S.

S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
[Crossref]

Roy, M.

C. J. Sheppard, X. Gan, M. Gu, and M. Roy, Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, ed. (Springer, 1995), pp. 363–371.

Ruhlandt, A.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Schulz, O.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Sedat, J. W.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Shao, L.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Sheppard, C. J.

C. J. Sheppard, X. Gan, M. Gu, and M. Roy, Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, ed. (Springer, 1995), pp. 363–371.

Sheppard, C. J. R.

S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
[Crossref]

C. J. R. Sheppard, S. B. Mehta, and R. Heintzmann, Opt. Lett. 38, 2889 (2013).
[Crossref]

C. J. R. Sheppard, Optik 80, 53 (1988).

I. J. Cox, C. J. R. Sheppard, and T. Wilson, Optik 60, 391 (1982).

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

Shroff, H.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Stallinga, S.

Temprine, K.

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Timmermans, W.

Vicidomini, G.

M. Castello, A. Diaspro, and G. Vicidomini, Appl. Phys. Lett. 105, 234106 (2014).
[Crossref]

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Wang, C. J. R.

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

Wawrzusin, P.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

Weisshart, K.

K. Weisshart, Tech. Rep., Zeiss (2014).

Wicker, K.

S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
[Crossref]

Wilson, T.

I. J. Cox, C. J. R. Sheppard, and T. Wilson, Optik 60, 391 (1982).

Wouters, F. S.

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

York, A. G.

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

Zanella, R.

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Zanghirati, G.

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Zanni, L.

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Zeelenberg, C. H.

Appl. Phys. Lett. (1)

M. Castello, A. Diaspro, and G. Vicidomini, Appl. Phys. Lett. 105, 234106 (2014).
[Crossref]

Biomed. Opt. Express (1)

Biophys. J. (1)

M. G. L. Gustafsson, L. Shao, P. M. Carlton, C. J. R. Wang, I. N. Golubovskaya, W. Z. Cande, D. A. Agard, and J. W. Sedat, Biophys. J. 94, 4957 (2008).
[Crossref]

J. Microsc. (2)

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

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

J. Opt. Soc. Am. (1)

Nat. Methods (2)

A. G. York, S. H. Parekh, D. D. Nogare, R. S. Fischer, K. Temprine, M. Mione, A. B. Chitnis, C. A. Combs, and H. Shroff, Nat. Methods 9, 749 (2012).
[Crossref]

A. G. York, P. Chandris, D. D. Nogare, J. Head, P. Wawrzusin, R. S. Fischer, A. Chitnis, and H. Shroff, Nat. Methods 10, 1122 (2013).
[Crossref]

Opt. Acta (1)

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

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Opt. Nanoscopy (1)

S. Roth, C. J. R. Sheppard, K. Wicker, and R. Heintzmann, Opt. Nanoscopy 2, 5 (2013).
[Crossref]

Optik (2)

I. J. Cox, C. J. R. Sheppard, and T. Wilson, Optik 60, 391 (1982).

C. J. R. Sheppard, Optik 80, 53 (1988).

Phys. Rev. Lett. (1)

C. B. Müller and J. Enderlein, Phys. Rev. Lett. 104, 198101 (2010).
[Crossref]

Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1)

O. Schulz, C. Pieper, M. Clever, J. Pfaff, A. Ruhlandt, R. H. Kehlenbach, F. S. Wouters, J. Großhans, G. Bunt, and J. Enderlein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 21000 (2013).
[Crossref]

Sci. Rep. (1)

R. Zanella, G. Zanghirati, R. Cavicchioli, L. Zanni, P. Boccacci, M. Bertero, and G. Vicidomini, Sci. Rep. 3, 2523 (2013).
[Crossref]

Other (2)

K. Weisshart, Tech. Rep., Zeiss (2014).

C. J. Sheppard, X. Gan, M. Gu, and M. Roy, Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, ed. (Springer, 1995), pp. 363–371.

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. (a), (b) Line intensity profile of the PSF of a standard confocal (a), varying the pinhole size (from 0.1 to 3.0 AU), and of the first detector (top-right) of a quadrant (b) for different radii (from 0.1 to 3.0 AU). (b, insert) Plot of the shift (respect to the center of the focus) of the maximum value of the PSF related to the first detector (top-right) of a quadrant as a function of the total radius (AU). (c), (d) Starting from the tubulin phantom (c), the imaging process was simulated for a standard confocal (1 AU) and the first (top-right) detector of the quadrant. (d) Pinhole and quadrant radius are normalized to the Airy disk at the image plane. Scale bar: 1 μm.
Fig. 2.
Fig. 2. (a)–(e) Comparisons between a standard confocal with 1 AU pinhole aperture (black line) and a QISM microscope (red line) based on pixel reassignment through different figures of merit: the projection of the PSF (intensity normalized on 1 AU confocal) (a) and of the OTF (e) on x -axis; the projection of the PSF along the optical axis (b), the peak intensity (c), and the FWHM (d) as a function of the pinhole (or quadrant) radius. (f) The FWHM of the resulting PSF after pixel reassignment for a squared detector matrix as a function of the number of detectors (N) for different sizes of the detector half-side ( r ).
Fig. 3.
Fig. 3. (a), (b), (d) Result of the pixel reassignment for a QISM (1 AU) (b) is shown next to a standard confocal image having the same nominal resolution (0.5 AU) (a) for a phantom counting 50 peak photons. The information collected by the four detectors of the quadrant can be recombined using a multi-image extension of Wiener filtering ( η = 0.01 ) (d). (c) Signal-to-error ratio (SER) [18] between the phantom and the image of a standard confocal (1 AU) (cyan), a QISM microscope based on pixel reassignment (blue), a QISM using Wiener filtering (light green), and Wiener filtering on a standard confocal image (dark-green), for different SNR (photon counts) ( η = 0.01 ). Simulated noise model, shot noise; scale bar, 1 μm.

Equations (4)

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

h CSM ( x , y , z ) = h exc ( x , y , z ) · ( h det ( x , y , z ) * a ( x , y ) ) ,
h CSM = α · h exc · h det α · G ( p , σ exc ) · G ( p , σ det ) α · G 2 ( p , σ ) α · G ( p , σ / 2 ) ,
( δ x , δ y ) = argmax x , y ( F 1 { I i · I r | I i · I r | } ) ,
g = F 1 { i = 1 4 F * { PSF i } · F { i i } i = 1 4 | F { PSF i } | 2 + η } ,

Metrics