用于低成本无透镜全息细胞成像的3D可打印便携式开源平台

数字全息显微镜是一种新兴的、潜在低成本的常规光学显微镜替代方案，可用于在地球、水下和太空中对微物体成像。然而，对微米尺度物体的直接观测需要精心平衡的系统设计与复杂的重建算法，这些虽已有商业产品，但无法以高性价比方式获取。在此，我们提出一种无透镜数字同轴全息显微镜平台的开源实现，其基于现成的光学、电子与机械部件，成本低于190美元。它采用蓝光半导体激光拾取头或发光二极管、针孔、由3部分组成的3D打印外壳，以及带有Fresnel-Kirchhoff例程开源实现的单板便携式计算机与相机。我们展示了激光拾取头下1.55 μm的空间分辨率，以及发光二极管光源下3.91 μm的空间分辨率。外壳与机械部件均为3D打印。打印机与重建软件源代码均为开放。该轻量显微镜可对直径6.5 μm的无标记微球、直径约8 μm的人体红细胞，以及尺寸50 μm的快速生长植物Nicotiana-tabacum-BY-2悬浮细胞成像。其成像能力通过涉及标准化测试靶的成像对比度量化得到验证。所提出的3D可打印便携式开源平台代表了一种完全开放的设计、低成本模块化且通用的成像解决方案，可用于全球高资源与低资源地区。