Bildbasierte Abstandsrekonstruktion mittels holographisch vervielfältigter Doppel-Helix-PSF

Durch die Abbildung von Punkten im Raum auf einen Bildsensor können bei der konventionellen Abbildung die Positionen im Raum nicht rekonstruiert werden. Aus der Mikroskopie sind verschiedene Methoden bekannt, mit denen der Abstand einzelner Punktobjekte aus einem Einzelbild rekonstruiert wird. Beispiele hierfür sind Methoden basierend auf Defokus, Astigmatismus, sowie der Anwendung rotierender PSFs. Diese Verfahren funktionieren vor allem aufgrund der großen objektseitigen numerischen Apertur (NA) vergleichsweise gut. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit sich eine Einzelbild-Abstandsrekonstruktion für ein Abbildungssystem mit kleiner Apertur (NA = 0,06) und somit großem (makroskopischen) axialen Messbereich umsetzen lässt. Um trotz kleiner NA eine gute Messgenauigkeit zu erzielen, wird die Multi-Punkt-Methode mit der Anwendung einer Doppel-Helix-PSF und einer korrelationsbasierten Auswertung kombiniert. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich die axiale Position einer Punktlichtquelle über einen axialen Messbereich von 20 mm mit einer Messunsicherheit von 8 µm detektieren lässt. Mit der Methodik lassen sich 3D Positionen sehr kostengünstig simultan für mehrere Objekte erfassen.