新型显微镜单次快照捕获千兆像素图

日期，美国杜克大学研究团队开发了一款名为“PANORAMA”的新型显微镜，无需扫描样品，即可在单次快照中捕获非平面物体的大面积、超高分辨率的清晰图像。它能捕捉亚微米级细节，成像范围相当于一枚美国一角硬币大小，生成的图像达到千兆像素，清晰度比普通智能手机高出10至50倍。这项创新有望加速科研和医学诊断技术进步，也可在材料检测、芯片制造等领域发挥作用。相关研究成果发表在《光学快报》杂志上。

传统的显微镜难以同时兼顾大视野和高分辨率。如果要获取千兆像素图像，往往依赖复杂光学系统，或采用耗时的“分块扫描”，而样品的不平整又常常导致机械上下移动对焦。

此次，为了克服这些挑战，团队创建了一个“多相机阵列”，其作用类似于一台巨型显微镜。该显微镜结合了远心光刻镜头和大型筒镜，其中大型筒镜将样品的图像投射到由48个小型相机组成的平面阵列上，每个相机可对场景或样品的一部分进行成像。

由于每个摄像头都可独立对焦以匹配样品表面，即使样品弯曲，整幅图像也能保持清晰。这种方式省去了烦琐的机械扫描，成像后再通过软件自动拼接成完整画面，过程仅需5至10分钟。

团队在实验中对大鼠脑组织切片进行成像，无需任何扫描，48个相机一次性捕获6.3亿像素图像，细胞结构清晰可见，最小分辨率达0.84微米，神经元和树突分布一览无余。团队还在一块弯曲的洋葱表皮上同时获取了明场和荧光图像。通过各相机分别对焦，最终图像中既能看到细胞壁的清晰边界，也能看到荧光染色的细胞核。

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该显微镜将大型远心光刻镜头与大型筒镜相结合，从而为大型曲面样本生成清晰细致的图像。这些镜头将图像投射到由48个小型相机组成的平面阵列上。

团队指出，这一工具为生命科学和工业检测提供更高效的工具：其可快速扫描整个病理学活检切片，实现细胞级分辨率，还可用于高效检查芯片晶圆等大面积表面。