Master's Thesis

Device for wavefront measurement of microscope objective lenses

Final Thesis 10.2 MB

Author of thesis: Ing. Jan Bartoníček

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: Ing. Tomáš Slabý, Ph.D.

Reviewer: Ing. Mojmír Šerý, Ph.D.

Abstract:

The wavefront reconstruction of a light wave transformed by a microscope objective is the main subject of this diploma thesis together with the design and assembly of a~measuring device and the development of a computational algorithm. The purpose is to determine optical aberrations and to compare a quality of objectives with identical parameters.
The term wavefront is explained and its description using Zernike polynomials is introduced in the first part of the thesis. The following part summarizes possible methods for wavefront reconstrucion.
Two methods were chosen for experimental determination of a wavefront shape – shearing interferometry and solution of the transport of intensity equation. For each method a brief characteristic is provided together with possible applications, mathematical apparatus, image processing, computational procedure, setup description and proposition and results of experiments. The suitability of both methods for optical aberration determination and microscope objective comparison is discussed.
Based on the obtained results, both methods were found to be suitable for comparison of microscope objectives. The suitability for optical aberration determination is possible with certain restrictions.

Keywords:

Testing of microscope objectives, wavefront reconstruction, shearing interferometry, transport of intensity equation, optical aberrations, Zernike polynomials.

Date of defence

18.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Tomáš Slabý, Ph.D.

Student pracoval velmi samostatně, systematicky a svědomitě. Dobře se zorientoval ve dvou relativně odlišných přístupech k měření vlnoplochy světelné vlny, střihové interferometrii a řešení rovnice přenosu intenzity. Nabyté znalosti využil k návrhu vhodných postupů zpracování naměřených dat pro obě zmíněné metody a tyto postupy následně numericky i experimentálně ověřil. Výsledky práce jsou velmi hodnotné pro další rozvoj holografického mikroskopu vyvíjeného v Laboratoři experimentální biofotoniky VUT. Všechny zadané cíle práce byly splněny.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Mojmír Šerý, Ph.D.

:  Diplomová práce Bc. Jana Bartoníčka je formálně členěna do šesti kapitol a tří dodatků. V úvodu autor popisuje motivaci a členění vlastního textu. V první kapitole jsou definovány nutné fyzikální pojmy využité v dalších kapitolách práce. Druhá kapitola pojednává o způsobech měření vlnoploch u optických prvků. Kapitoly tři a čtyři obsahují jádro diplomové práce. V třetí kapitole je použita pro měření vlnoplochy střihová interferometrie, přesněji Murtyova interferometru. Popisuje vlastní interferometr, výpočet tvaru vlnoplochy, zpracování interferogramu, experimentální sestavu a výsledky měření objektivů. Kapitola čtvrtá pro rekonstrukci vlnoplochy  využívá řešení rovnice přenosu intenzity. Je uveden nezbytný matematický aparát, výpočetní postup, popis sestavy a výsledné měření. V závěru jsou shrnuty výsledky dosažené v diplomové práci. V dodatku je popsán matematický aparát.
Členění diplomové práce a sled jednotlivých kapitol jsou logické, práce je pěkně a přehledně zpracována. Bohatý seznam použité literatury odpovídá spíše disertační práci. Autor úspěšně splnil zadání a prokázal zvládnutí problematiky měření vlnoploch mikroskopových objektivů. Z výše uvedených důvodů doporučuji práci přijmout k obhajobě a hodnotím ji klasifikačním stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jak si vysvětlujete rozdíl naměřených vlnoploch u použitých metod? Například u tabulky 3.6 a tabulky 4.5.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová