基于近场盲叠层调制的宽视场高分辨率无透镜片上显微镜
图像与视频处理
2020-02-13 v3 仪器与探测器
光学
摘要
我们报道了一种基于近场盲叠层调制的新型无透镜片上显微镜平台。在该平台中，我们将一块薄散射体置于物体与图像传感器之间进行光波调制。通过盲扫描未知散射体至不同 x-y 位置，我们获取一系列调制强度图像以定量恢复物体。与以往的叠层成像实现不同，我们采用单位放大率配置，其菲涅耳数约为 50,000，比以往的叠层成像装置高出数个数量级。单位放大率配置使我们能够将整个传感器面积（6.4 mm × 4.6 mm）作为成像视场。超高菲涅耳数使我们能够在相位恢复过程中直接恢复散射体的位置偏移，从而解决常规叠层实验中所困扰的定位精度问题。在我们的实现中，我们使用低成本的 DIY 扫描台来执行盲散射体调制。传统叠层成像实验中至关重要的精密机械扫描在我们的装置中不再需要。我们进一步采用上采样相位恢复方案以突破由成像像素尺寸所设定的分辨率极限，并展示了 0.78 微米的半间距分辨率。我们通过体外细胞培养、透明及染色组织切片以及厚生物样本验证了成像性能。我们表明，恢复出的定量相位图可用于对密集酵母培养物进行有效细胞分割。我们还基于恢复出的波前展示了厚生物样本的三维数字重聚焦。所报道的平台为大视场、高分辨率、定量片上显微镜提供了一种经济高效且即开即用的解决方案。
引用
@article{arxiv.1910.03031,
title = {Wide-field, high-resolution lensless on-chip microscopy via near-field blind ptychographic modulation},
author = {Shaowei Jiang and Jiakai Zhu and Pengming Song and Chengfei Guo and Zichao Bian and Ruihai Wang and Yikun Huang and Shiyao Wang and He Zhang and Guoan Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.03031},
year = {2020}
}