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Imaging Biological Samples with Optical Microscopy01:18

Imaging Biological Samples with Optical Microscopy

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Optical microscopy uses optic principles to provide detailed images of samples. Antonie van Leeuwenhoek designed the first compound optical microscope in the 17th century to visualize blood cells, bacteria, and yeast cells. In 1830, Joseph Jackson Lister created an essentially modern light microscope. The 20th century saw the development of microscopes with enhanced magnification and resolution.
In optical microscopy, the specimen to be viewed is placed on a glass slide and clipped on the stage...
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  • 1Pointcloud Inc, San Francisco, CA, USA.

Nature
|February 11, 2021
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron un conjunto de detectores coherentes de 512 píxeles para imágenes 3D universales. Este nuevo sistema ofrece una alta precisión de profundidad y medición de velocidad directa, superando las limitaciones de píxeles anteriores para la percepción avanzada de la máquina.

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Área de la Ciencia:

  • Óptica y fotónica
  • La visión por computadora y la percepción de la máquina
  • Electrónica de estado sólido

Sus antecedentes:

  • Las imágenes 3D precisas son cruciales para que las máquinas interactúen con el mundo físico, pero las tecnologías actuales tienen limitaciones.
  • Los sistemas de imagen 3D existentes carecen de la amplia aplicabilidad y el impacto de los sensores de imagen digital 2D.
  • Las matrices de detectores coherentes a gran escala anteriores estaban limitadas por los desafíos de conexión eléctrica y fotónica, lo que las restringía a menos de 20 píxeles.

Objetivo del estudio:

  • Demostrar una matriz de detectores coherentes a gran escala para imágenes 3D universales.
  • Superar las limitaciones de los sistemas de imágenes 3D anteriores permitiendo matrices escalables y de alto rendimiento.
  • Para lograr una alta precisión de profundidad y medición directa de la velocidad en un sistema compacto de baja potencia.

Principales métodos:

  • Desarrolló un conjunto de detectores coherentes de 512 píxeles utilizando la integración monolítica de circuitos fotónicos y electrónicos.
  • Implementado un esquema de detección de heterodinos ópticos con una arquitectura de lectura electrónica integrada.
  • Utilizó una dirección de haz de estado sólido de dos ejes para una gestión flexible del campo de visión y el alcance.

Principales resultados:

  • Demostró una matriz de detectores coherentes a gran escala (512 píxeles) para imágenes en 3D.
  • Logró una precisión de 3,1 mm a 75 metros utilizando solo 4 mW de luz, operando en el límite de ruido cuántico.
  • El sistema es un orden de magnitud más preciso que los sistemas de estado sólido existentes en rangos similares.

Conclusiones:

  • El sistema desarrollado supera los problemas de escalabilidad anteriores en matrices de detectores coherentes.
  • Esta tecnología permite el desarrollo de cámaras de imagen 3D de bajo costo, compactas y de alto rendimiento.
  • Las aplicaciones potenciales incluyen robótica, navegación autónoma, realidad aumentada y atención médica.