一種新技術(shù)能夠快速獲取3D圖像，單次掃描是一種涉及細長光斑的技術(shù)，該光斑類似于“針”，可以捕獲樣本的3D圖像。

這一新方法由東北大學(xué)和大阪大學(xué)的研究人員開發(fā)，可以在不移動觀察平面的情況下快速拍攝3D圖像，這是傳統(tǒng)激光掃描顯微鏡所必需的。

光學(xué)顯微鏡在包括生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷在內(nèi)的各個領(lǐng)域都非常普遍和重要。由于許多生物細胞或組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三維觀察至關(guān)重要。激光掃描顯微鏡是一種典型且成熟的方法，它通過掃描樣品上的光斑來實現(xiàn)3D觀察。一個主要問題是其耗時過程，因為它涉及重復(fù)的2D圖像采集，需要改變觀察平面。

研究人員使用一個沿軸向拉長的激光點，稱為“光針”，作為激光掃描顯微鏡的照明。一般來說，使用這種光針是一種常見的方法，它可以產(chǎn)生深聚焦圖像，捕獲樣本的擴展深度范圍而不會模糊。然而，這種方法只提供2D圖像，不包括樣本的任何深度信息。

研究人員提出的解決方案是通過一種基于計算機生成全息（CGH）的技術(shù)來操縱樣本發(fā)出的熒光信號。他們設(shè)計了一種全息圖，用于測量樣品內(nèi)部不同深度位置發(fā)出的熒光。該全息圖設(shè)計用于根據(jù)物體的深度位置，在探測器平面上產(chǎn)生橫向位移和空間分離的圖像。利用這種技術(shù)，可以同時將深度信息記錄為橫向信息，從而在不改變觀測平面的情況下構(gòu)建三維圖像。

利用這一原理，研究人員開發(fā)了一種配有空間光調(diào)制器的顯微鏡系統(tǒng)，這是一種計算機控制的設(shè)備，用于投射CGH。開發(fā)的顯微鏡系統(tǒng)通過對20微米深度范圍內(nèi)的光針進行單個2D掃描，構(gòu)建出一個3D圖像。該系統(tǒng)記錄了懸浮在水中的微米級珠子的動態(tài)運動的3D視頻，這是現(xiàn)有激光掃描顯微鏡很少實現(xiàn)的。

研究人員還展示了對厚生物樣本的快速3D圖像采集，其速度是傳統(tǒng)技術(shù)的十倍多。該技術(shù)將顯著加快各種研究和工業(yè)領(lǐng)域的圖像采集，其中3D圖像觀察和評估至關(guān)重要。研究人員目前正計劃進一步擴展所提出方法的適用性，以縮小系統(tǒng)規(guī)模，并將其用于實際應(yīng)用。

該研究發(fā)表在Biomedical Optics Express上。

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