Найден способ вычислительного преодоления ограничений оптической микроскопии

До сих пор главным ограничителем возможностей оптических микроскопов выступали их объективы. Несмотря на продолжающуюся борьбу с искажениями и появление все новых и все более сложных многолинзовых конструкций, ученым приходится выбирать между высоким разрешением с малым полем зрения и низким разрешением, но с более широким обзором.

«Мы нашли способ достичь удачного компромисса», — заверяет Гоань Чжэн (Guoan Zheng), ведущий автор статьи, появившейся 28 июля в онлайновой версии Nature Photonics. Вместе с другими инженерами Калифорнийского технологического института (Caltech) он использовал вычислительные методы для преодоления ограничений оптики — улучшения разрешения и коррекции искажений.

В результате применения нового метода разрешение 2-кратного оптического объектива удалось увеличить до уровня 20-кратного, сохранив неизменным поле зрения. Итоговые изображения содержали в 100 раз больше информации, чем те, что были получены с использованием традиционного микроскопа. Кроме того, затраты на подобную модернизацию сравнительно невелики: доработка оптического микроскопа в лаборатории Калтеха обошлась примерно в $200;

В аппаратном аспекте доработка состояла лишь в добавлении массива светодиодов. Система получала около 150 снимков образца в низком разрешении, каждый из которых соответствовал одному светодиоду из массива. Таким образом, компьютер мог анализировать множество снимков, полученных при освещении под разными известными углами. Алгоритм «птихографической микроскопии Фурье» комбинировал эти снимки, формируя амплитудную и фазовую карты поверхности объекта в высоком разрешении.

Эта стратегия, по словам Чжэна, может быть распространена также на рентгеновскую и электронную микроскопию.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI