Новая линза для 3D-микроскопа

Разработка ученых для получения трехмерного изображения микроскопических объектов

Инженеры из Университета Огайо придумали линзы для микроскопа, которые позволяют проецировать изображение одновременно с девяти сторон, получая в результате 3D изображение.

Другие микроскопы для получения трехмерного изображения используют несколько камер или линз, которые движутся вокруг объекта; новая стационарная линза – первая и пока единственная, она одна способна показывать микроскопические объекты в 3D. Описание и возможности новой линзы изложены в последнем выпуске журнала Optical Society of America A.

Изобретатели Лей Ли и Аллен Йи, инженеры Университета Огайо, предполагают, что их линза окажется очень востребованной для производителей микроэлектроники и в медицинских устройствах. Сейчас, для того, чтобы рассмотреть микроскопические компоненты, нужно использовать довольно сложные машины. Первый прототип термопластической линзы был изготовлен вручную с помощью специальных приспособлений для точной огранки, однако их можно будет изготавливать посредством обычных методов литья с меньшими затратами. Изобретатели говорят, что теперь можно будет значительно сократить количество оборудования, необходимого для работы с миниатюрными объектами. Использование линзы позволит одним микроскопом заменить использование нескольких.

Прототип линзы размером с ноготь и, с первого взгляда, похож на драгоценный камень из перстня, с плоской вершиной и восемью боковыми гранями. Но срезы камня симметричны, а этот объектив не симметричен – его углы и грани различны, но невооруженным глазом этого не видно. В зависимости от того, с какой стороны и в каком направлении смотреть через линзу, изображение будет разным. Каждая грань захватывает изображение объекта с противоположной стороны, все изображения объединяются компьютером и создается эффект 3D. Вы можете купить фотоаппарат Canon и получить двумерное изображение, а  3D  фотография основана на принципе одновременного получения нескольких снимков с разных углов обзора но с использованием одного объектива.

Такой тип линзы относится к категории оптики freeform. Технология freeform эксплуатируется в оптике уже более 10 лет. Но Лей Ли удалось написать программу для огранки линзы freeform, способной трехмерно отображать микроскопические объекты. С помощью программы и фрезерного инструмента с алмазным лезвием он работал над кусочком термопластичного полиметилметакрилата (прозрачного пластика, который еще называют акриловым стеклом). Машинка «сбривала» кусочки материала с шагом в 10 нанометров, или 10 миллиардных долей метра – величина в 5000 раз меньше, чем диаметр человеческого волоса.

Изобретатели говорят, что готовы разрабатывать новые технологии для производителей. Они говорят о медицинской промышленности, которая работает с устройствами для проведения анализа жидкостей. Также обращают внимание на работы с нарезанием точной резьбы в очень маленьких трубочках и каналах. Такую работу делают компьютеры, а не люди, поэтому новую разработку можно применить на уже работающем оборудовании. Маленькие объективы есть на многих устройствах, и ученые работают над целым рядом линз, подходящих для разных оптических датчиков. Еще одна из их разработок – куполообразная линза, похожая на глаз насекомого, состоящая на самом деле из тысячи крошечных линз.

По материалам журнала Optical Society of America A