Multiple Projection Laser Microscopy in the Ulbricht Integrating Sphere (MPLM-UIS) using lens-less microscopes with CCD and CMOS (active-pixel) sensors, including angle sensitive ones

Мікроскопія з інтегруючою сферою, що відома також як сфера Ульбріхта або фотометрична куля Ульбріхта, досить рідко застосовується в гістологічній або цитологічній практиці, що пов'язано з трудомісткістю виготовлення інтегруючої (з тими чи іншими отворами для введення препарату), що містить зразок-мікропрепарат камери, і дорожнечею сучасних промислово виготовлених сфер Ульбріхта, в ультраструктурному / субмікроскопіческом випадку, особливо - при використанні методів і технологій бліжнепольной оптичної мікроскопії (СБОМ) - ускладнюється також розмірами відповідного пристрою. Необхідність в узгодженні розмірів сфери з розміром предметного столика, з одного боку, і з розмірами конкретного препарату, з іншого боку, являє собою технічне і фізичне протиріччя, яке, в принципі, уникається тільки при: рівності розмірів трансмісійного вікна предметного столика і препарату; взаємно-однозначному дотриманні поля освітленості (конденсора або довільного коллімірованого джерела випромінювання) з розмірами мікропрепарату і контактно поєднаного з ним предметного столу; отриманні широкопольні картинки в стаціонарному стані столу (так як зміщення положення його всередині інтегруючої сфери призведе до зміни світлотіньової структури регістрограми), тобто взаємно-однозначної відповідності між розмірами поля зору і препарату, трансмісійного вікна столу і реєстрованого пучка в перетині, а також перетину останнього і поля зору. У генеральному випадку з поєднанням всіх перерахованих вище площин і перетинів на стаціонарній позиції в центрі сфери Ульбріхта єдиним можливим рішенням є використання не редукованого стандартного оптичного мікроскопа усіченої конструкції, але ПЗС- або КМОП- матриці з елементарної обв'язкою, яка виконує роль аналітичного чіпа з функцією безлинзового проекційного мікроскопа.
Микроскопия с интегрирующей сферой, известной также как сфера Ульбрихта или фотометрический шар Ульбрихта, достаточно редко применяется в гистологической или цитологической практике, что связано с трудоёмкостью изготовления интегрирующей (с теми или иными отверстиями для ввода препарата), содержащей образец-микропрепарат камеры, и дороговизной современных промышленно изготавливаемых сфер Ульбрихта, в ультраструктурном / субмикроскопическом случае, особо – при использовании методов и технологий ближнепольной оптической микроскопии (СБОМ) – осложняемой также размерами соответствующего устройства. Необходимость в согласовании размеров сферы с размером предметного столика, с одной стороны, и с размерами конкретного препарата, с другой стороны, представляет собой техническое и физическое противоречие, которое, в принципе, снимаемо только при: равенстве размеров трансмиссионного окна предметного столика и препарата; взаимно-однозначном соответствии поля освещенности (конденсора или произвольного коллимируемого источника излучения) с размерами микропрепарата и контактно совмещенного с ним предметного стола; получении широкопольной картинки в стационарном состоянии стола (так как смещение положения его внутри интегрирующей сферы приведет к изменению светотеневой структуры регистрограммы), то есть взаимно-однозначного соответствия между размерами поля зрения и препарата, трансмиссионного окна стола и регистрируемого пучка в сечении, а также сечения последнего и поля зрения. В генеральном случае с совмещением всех вышеперечисленных плоскостей и сечений на стационарной позиции в центре сферы Ульбрихта единственным возможным решением является использование не редуцированного стандартного оптического микроскопа усеченной конструкции, но ПЗС- или КМОП- матрицы с элементарной обвязкой, выполняющей роль аналитического чипа с функцией безлинзового проекционного микроскопа.
Microscopy with an integrating sphere (also known as the photometric Ulbricht sphere) is rarely used in histological and cytological practice due to the difficulties in manufacturing the integrating chamber with the technological holes for the sample placing, as well as the high cost of the modern commercially available Ulbricht spheres. The additional difficulties appear at the ultrastructural / submicroscopic level, especially when using near-field optical microscopy (SNOM) techniques determining the size of the integrating sphere. The required correspondence between the radius of the integrating sphere and the size of the specific sample / sample stage results in a physical and technical contradiction, which in principle can be overcome only if a number of conditions are met. The first and obvious one is the equal dimensions of the transmission window of the sample stage and the sample itself. The final condition is obtaining a wide-field image at the stationary position of the stage, since its displacement inside the integrating sphere will lead to the changes in the light-shadow (schlieren) structure of the registrogram. The same is true for the movement of the coordinate stage or a slide / sample itself, but for the sample in vivo / in situ perturbations of the optical field of the isotropic-integrating sphere can be used as an analytical signal. In a general case, when all the above planes and sections are located at the stationary position at the center of the Ulbricht sphere, the only possible solution is to use CCD / CMOS sensors with a simple printed circuit board, which act as an analytical chip with a function of a lensless projection microscope instead of the reduced conventional optical microscope.