研究人员正在开发一种无透镜成像技术有望用于低成本,更快的疾病诊断

美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员正在开发一种不需要镜头,并且使用可重新配置的基于粒子的蒙版对物体进行多次拍摄的新型成像技术。这种电场定向自组装掩膜技术有望用于低成本,更快的疾病诊断,光学显微镜的增强等方面有所应用,甚至可能带来更薄的手机技术。

研究人员正在开发一种无透镜成像技术有望用于低成本,更快的疾病诊断

无镜头相机布局示意图

工作原理

研究人员制作了一个由微观金线蒙版,并将其放在将要成像的物体附近。遮罩散射从物体反射的光,而图像传感器则会收集光线。电流会重新排列蒙版中的粒子,每次迭代都会产生一个新的蒙版,系统会记录下每个新的图像。然后,多次捕捉的光线被计算重建成原始物体图像,从而大大提高了分辨率和质量。

“我们不是唯一一个做无透镜成像的小组,”化学博士候选人、最近在ACS Nano在线发表的论文的第一作者詹妮弗·米勒(Jennifer Miller)解释说。”我们工作的不同之处在于,通常情况下,你需要制作多个遮罩,然后 物理移动以获得多个图像。这变得笨重而昂贵,并且抵消了无透镜成像优势的简单性。”

在典型的显微镜中,视场和分辨率之间存在折衷,因此10倍视场比100倍视场更宽。通过使用无透镜成像技术,可以将宽视场与高倍率结合起来,以实现低成本成像和更快地诊断疾病。这在没有高端显微镜的发展中国家可能特别有用。

该研究团队可以将功能化添加到微线中,比如偏振、选择性和等离子体效应,使成像系统更加强大。

就手机而言,其体积要求相机镜头需要与探测器有一定的距离。无镜头相机可以帮助将空间要求降到最低。同样,添加到手机上的无透镜系统可以将手机变成低倍显微镜。

宾夕法尼亚州的MRSEC,纳米级科学中心和国家科学基金会资助了这项工作。宾夕法尼亚州立大学已为此技术申请了专利。

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