由光学学会 研究人员开发了一种新的即插即用镜头，可以为商用光学显微镜增加自适应光学校正
该图像显示了用光学显微镜获得的小鼠大脑的一部分，并用自适应透镜进行了校正
信用:T
福瑞里(美国有线电视新闻网)，G
卡莉赛和阿
巴西(米兰理工大学)，E
和阿
维拉(摩德纳和雷吉奥·埃米莉亚大学) 研究人员开发了一种新的即插即用设备，可以为商用光学显微镜增加自适应光学校正
自适应光学可以极大地提高生物样本深处获取的图像质量，但迄今为止，实现起来极其复杂
“改进生命科学家可用的技术可以加深我们对生物学的理解，这反过来又会给医生带来更好的药物和疗法，”研究小组组长、来自意大利摩德纳大学和雷吉奥·埃米莉亚的保罗·波齐说
在光学学会(OSA)杂志《光学快报》上，波齐和来自代尔夫特理工大学(TU Delft)、CNR-光子学和纳米技术研究所(CNR-IFL)和鹿特丹大学医学中心的多学科研究团队描述了他们的新自适应透镜设备
他们还展示了如何将其轻松安装到商用多光子显微镜的物镜上，以提高图像质量
“这种方法将允许先进的光学技术，如多光子显微术，在活生物体的大脑表面下成像更深，”IFL国家研究中心的小组负责人斯特凡诺·博诺拉说
“我们期待看到它如何在其他系统中实现，例如光学显微镜、超分辨率系统，甚至简单的表面荧光显微镜
" 成像更深 光学显微镜可用于在自然条件下对生物样品成像，使观察随时间推移的各种生物过程成为可能
然而，当光穿过组织时，它会变形
随着光线深入组织，这种失真会变得更严重，导致图像看起来模糊不清，重要细节变得模糊不清
自适应光学是最初开发的一项技术，用于在使用望远镜观察天体时补偿大气湍流，可用于校正通过厚组织成像时出现的光学像差
然而，这样做通常需要构建包含可变形反射镜的定制显微镜
这面镜子用来补偿失真，创造出一个看起来清晰的图像
波齐说:“在现有的显微镜中加入变形镜几乎是不可能的，目前市场上还没有商业化的自适应显微镜。”
“这意味着生命科学家使用自适应光学的唯一选择是从头开始构建整个显微镜，这种操作对大多数生命科学实验室来说太困难太耗时
" 自适应透镜简单地安装在显微镜物镜上，为任何具有可互换物镜的现有显微镜增加自适应光学校正，该物镜也在计算机屏幕上显示图像
学分:动态光学 更简单的方法 为了简化这一设置，研究人员创造了一种智能透镜，它由玻璃制成，非常薄，可以弯曲而不会断裂
透镜由一个装满透明液体的玻璃圆盘状容器组成
玻璃边缘上的一组18个机械致动器可由计算机控制，以将玻璃弯曲成所需的形状
该透镜的功能类似于大多数自适应光学装置中使用的可变形反射镜，但它不是反射光，而是透射光
当光穿过透镜内的液体时，它会根据透镜的形状而发生不同的变形
“这类似于你用手压扁一瓶水时看到的扭曲图像，”博诺拉说
使用透镜进行自适应光学校正需要复杂的算法来控制致动器
“高效的光学校正是由完成算法(数据库在线非线性极值搜索)实现的，这是一个基于机器学习原理的非常优雅的解决方案，我们以前在代尔夫特大学开发过，”波齐说
快速结果 研究人员测试了新软件，该软件也可以通过github提供给其他人，并通过将其应用于商用多光子显微镜的物镜来测试自适应透镜
他们用显微镜对活老鼠的大脑进行钙成像，这是用显微镜进行的最复杂的生命科学实验之一
“我们在几个小时内取得了非常好的成绩，超出了我们的预期，”波齐说
“这项技术可以在任何现有的具有可互换物镜并在计算机屏幕上显示图像的显微镜上进行改造
" 研究人员现在正在其他类型的显微镜和样本上测试该系统，同时也在探索是否可以使用多个自适应透镜来实现比使用变形镜的更复杂技术更好的校正
该团队还成立了一个附属公司，动态光学公司，将多驱动器自适应镜头商业化
这种新透镜也可以用于显微镜以外的应用
“我们的新设备也可以应用于其他领域，如自由空间光学通信，在那里它可以提高数据连接速率，并将数据连接到偏远地区，”波齐说
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