|  | 8 августа 2013 | Новости науки и техники

Инженеры разработали простой и недорогой способ превратить обычный микроскоп в инструмент с миллиардом пикселов разрешающей способности

Микроскоп


Инженеры из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology, Caltech) разработали новый, относительно простой метод, превращающий обычный оптический микроскоп в высококачественную систему микросъемки, имеющую разрешающую способность минимум в миллиард пикселов. Используя этот метод, реализация которого обходится в сумму порядка 200 долларов, исследователи сумели улучшить разрешающую способность обычной линзы объектива микроскопа до уровня линзы, диаметр которой больше ее диаметра в 20 раз.

Физические ограничения оптических микроскопов происходят не только из-за ограничений, связанных с длиной волны света видимого диапазона, с явлениями оптической дифракции и интерференции. Весьма большую роль в этом играет качество изготовления линз объективов микроскопов, которые, как бы ни старались их производители, всегда имеют отклонения от идеальной формы, что приводит к появлению оптических искажений.

"Для решения проблемы, связанной с разрешающей способностью оптических микроскопов, мы использовали специальное техническое решение и вычислительные алгоритмы, которые позволили нам преодолеть ограничения оптики объективов микроскопов. Благодаря нашему новому методу становится совершенно не важным качество изготовления линз и сложность оптической системы, поскольку мы можем увеличить разрешающую способность и исправить искажения исключительно математическими методами" - пишут ученые.

Принцип работы технологии


"Еще одним преимуществом нашего метода является то, что его можно использовать с любым имеющимся, даже самым простым и низкокачественным, микроскопом. Для этого достаточно только разместить под его рабочей плоскостью специальную светодиодную матрицу. Все остальное сделают фотосенсор цифровой камеры и компьютер".

Как можно понять из вышесказанного, ключевым моментом нового метода является матрица из светодиодов, которая устанавливается под микроскопом. Каждый из светодиодов включается по очереди, освещая исследуемый объект под различным углом, а система в это время делает один снимок с достаточно низким разрешением.

Конечное изображение, которое содержит в сотни раз больше информации, чем изображение низкого разрешения, формируется из 150 снимков, сделанных под различными углами освещения, с помощью нового вычислительного метода, называемого алгоритмом FPM (Fourier ptychographic microscopy). Этот алгоритм позволяет "сшить" воедино множество низкокачественных изображений в одно высококачественное изображение, полностью компенсируя при этом искажения оптической системы.

"Мы надеемся, что наше изобретение принесет науке огромную пользу, особенно в научных организациях стран, которые не могут себе позволить приобретение высококачественного оборудования. Оптический микроскоп и не очень мощный компьютер наверняка найдутся в любой лаборатории, а матрицу из светодиодов достаточно просто изготовить даже в кустарных условиях".




Ключевые слова:
Съемка, Микроскоп, Оптический, Ограничение, Разрешающая, Способность, Линза, Отклонение, Искажение, Светодиод, Освещение, Компьютер, Алгоритм

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Чьи возможности выше, гигантского телескопа или гигантского микроскопа?
  • Создан микроскоп нового типа, использующий голограммы вместо линз оптическо ...
  • Создана крошечная широкоугольная линза, обеспечивающая качество съемки, пре ...
  • Самый мощный оптический микроскоп в мире позволит разглядеть живые вирусы.
  • Ученые получат еще один микроскоп на основе мобильного телефона, на этот ра ...




  • 8 августа 2013 08:25
    #1 Написал: web.num

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Это очень интересно.....еще бы статейку как изготовить матрицу и какое по нужно что бы был качественный снимок. Администраторы, как мне подписаться на эту тему? если будет у нее продолжение, как об этом узнать?
        
    8 августа 2013 08:50
    #2 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    А время на проведения съемки? Поди 150 фото сделать это дело не пары секунд. Так, просто интересна производительность метода.
        
    8 августа 2013 13:10
    #3 Написал: spectator

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Они сравнили изображение, полученное с помощью линзы с 20-кратным диаметром, со своим, рассчитанным или просто предположили, что они совпадут? Нужны результаты сравнений с совпадением в процентах (и, конечно, пары картинок, чтобы на глаз оценить можно было), иначе это звучит неубедительно. А еще их метод, который достаточно хорошо работает на одних типах наблюдаемых объектов, может серьезно сбоить на других типах, а бедные обманутые ученые будут принимать это за истинные наблюдения.
        
    8 августа 2013 13:14
    #4 Написал: SK

    Публикаций: 0
    Комментариев: 67
    web.num
    Попробуйте обратится напрямую к авторам. Вот ссылка на статью с сайта Caltech. В конце есть контактная информация.
    http://www.caltech.edu/content/pushing-microscopy-beyond-standard-limits
        
    8 августа 2013 18:43
    #5 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    web.num,
    Это очень интересно.....еще бы статейку как изготовить матрицу и какое по нужно что бы был качественный снимок.
    ****************************************
    Матрица же показана на снимках, обычная пластина с отверстиями куда вставлены светодиоды, из скольких кадров собирается снимок, столько используется светодиодов, в статье указано 150 кадров. При съемке одного кадра - включен всего один диод и так 150 раз. За синхронизировать: чередование включения светодиода на следующий кадр. smile
    ******************************************
    Решение замечательное! Сложные вопросы решаются просто.
        
    9 августа 2013 19:39
    #6 Написал: SergeyGakov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Способ улучшения резкости и качества изображений не нов. У Canon в фотоаппаратах есть технология улучшения глубины резкости и качества фото складыванием 3-х кадров серийной съемки в одно фото ... - процесс быстрый
    на моем Canon SX240 - работает ))))
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.