新技术使高分辨率成像更容易

霍华德-休斯医学研究所 Janelia 研究园区的科学家们重点研究了一类名为相位分集的新技术，以扩大生物学家对自适应光学技术的使用。与传统显微镜相比，这些技术能让研究人员更有效地深入组织内部进行研究。这项研究发表在《光学》（Optica）杂志上。

很久以前，天文学家就发现了一种提高望远镜所记录的遥远星系图像清晰度和锐利度的方法。对大气条件造成的光线失真进行量化的方法可以用来进行调整以消除像差。

显微镜学家对这些技术进行了改良，以便为同样会扭曲和弯曲光线的高密度生物样本生成更清晰的图像。然而，许多实验室无法使用这些属于自适应光学技术系列的方法，因为它们速度慢、成本高、难度大。

这些相位分集技术通过在具有未知像差的模糊图像上添加已知像差的额外图像，提供恢复原始图像清晰度所需的额外信息。相位分集技术与许多其他自适应光学方法相比，无需对成像系统进行重大改动，因此对显微镜来说是一种极具吸引力的选择。

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科学家们最初修改了用于显微镜的天文学算法，并在实施新方法之前通过模拟进行了验证。然后，他们建造了一台显微镜，增加了两个透镜和一面可变形的镜子，镜子的反射面可以改变。

在已经制造好的显微镜上增加这些小部件后，畸变得到了确认。此外，他们还改进了相位差校正程序。

研究小组证明，使用他们的新技术校准显微镜的可变形镜的速度比使用以前的方法快 100 倍。随后，他们演示了该技术如何检测和消除随机产生的像差，从而获得更清晰的荧光珠和固定细胞图像。

下一步，他们将在活细胞和组织等实际材料上测试这项技术，并将其应用扩展到更复杂的显微镜上。研究小组还希望提高该方法的自动化程度和用户友好性。

与现有方法相比，这种新方法的实施速度更快、成本更低，希望最终能让更多实验室使用自适应光学技术，使科学家在深入观察组织内部时能够看得更清楚。

相关链接：https://doi.org/10.1364/optica.518559