霍華德-休斯醫(yī)學研究所 Janelia 研究園區(qū)的科學家們重點研究了一類名為相位分集的新技術，以擴大生物學家對自適應光學技術的使用。與傳統顯微鏡相比，這些技術能讓研究人員更有效地深入組織內部進行研究。這項研究發(fā)表在《光學》（Optica）雜志上。

很久以前，天文學家就發(fā)現了一種提高望遠鏡所記錄的遙遠星系圖像清晰度和銳利度的方法。對大氣條件造成的光線失真進行量化的方法可以用來進行調整以消除像差。

顯微鏡學家對這些技術進行了改良，以便為同樣會扭曲和彎曲光線的高密度生物樣本生成更清晰的圖像。然而，許多實驗室無法使用這些屬于自適應光學技術系列的方法，因為它們速度慢、成本高、難度大。

這些相位分集技術通過在具有未知像差的模糊圖像上添加已知像差的額外圖像，提供恢復原始圖像清晰度所需的額外信息。相位分集技術與許多其他自適應光學方法相比，無需對成像系統進行重大改動，因此對顯微鏡來說是一種極具吸引力的選擇。

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科學家們最初修改了用于顯微鏡的天文學算法，并在實施新方法之前通過模擬進行了驗證。然后，他們建造了一臺顯微鏡，增加了兩個透鏡和一面可變形的鏡子，鏡子的反射面可以改變。

在已經制造好的顯微鏡上增加這些小部件后，畸變得到了確認。此外，他們還改進了相位差校正程序。

研究小組證明，使用他們的新技術校準顯微鏡的可變形鏡的速度比使用以前的方法快 100 倍。隨后，他們演示了該技術如何檢測和消除隨機產生的像差，從而獲得更清晰的熒光珠和固定細胞圖像。

下一步，他們將在活細胞和組織等實際材料上測試這項技術，并將其應用擴展到更復雜的顯微鏡上。研究小組還希望提高該方法的自動化程度和用戶友好性。

與現有方法相比，這種新方法的實施速度更快、成本更低，希望最終能讓更多實驗室使用自適應光學技術，使科學家在深入觀察組織內部時能夠看得更清楚。

相關鏈接：https://doi.org/10.1364/optica.518559