Increased space-bandwidth product in pixel super-resolved lensfree on-chip microscopy
Increased space-bandwidth product in pixel super-resolved lensfree on-chip microscopy
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DOI：
10.1038/srep01717
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发表时间：
2013-04-24
影响因子：
4.6
通讯作者：
Ozcan, Aydogan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Greenbaum, Alon;Luo, Wei;Khademhosseinieh, Bahar;Su, Ting-Wei;Coskun, Ahmet F.;Ozcan, Aydogan
通过利用像素超分辨率技术合成更小的有效像素，提高分辨率，可以规避无透镜片上显微镜的像素尺寸限制。在这里，我们报告说，通过使用图像传感器阵列的二维像素函数作为无透镜图像重建的输入，像素超分辨率可以将重建图像的数值孔径比原始无透镜图像提高约 3 倍。使用两种不同的传感器阵列证实了这种改进，这两种传感器阵列在像素尺寸、电路架构和数字/光学读出机制方面存在显着差异，根据经验表明，无论我们的设置中采用何种传感器阵列，空间带宽改进系数大致相同。此外，这种像素数的增加还使我们的片上显微镜变成了千兆像素成像器，使用不同的传感器可以获得约 1.6-25 亿的有效像素数。最后，该平台使用紫外发光二极管，可解析 225nm 光栅线，可用于纳米级物体（例如多壁碳纳米管）的宽视场片上成像。
Pixel-size limitation of lensfree on-chip microscopy can be circumvented by utilizing pixel-super-resolution techniques to synthesize a smaller effective pixel, improving the resolution. Here we report that by using the two-dimensional pixel-function of an image sensor-array as an input to lensfree image reconstruction, pixel-super-resolution can improve the numerical aperture of the reconstructed image by ~3 fold compared to a raw lensfree image. This improvement was confirmed using two different sensor-arrays that significantly vary in their pixel-sizes, circuit architectures and digital/optical readout mechanisms, empirically pointing to roughly the same space-bandwidth improvement factor regardless of the sensor-array employed in our set-up. Furthermore, such a pixel-count increase also renders our on-chip microscope into a Giga-pixel imager, where an effective pixel count of ~1.6–2.5 billion can be obtained with different sensors. Finally, using an ultra-violet light-emitting-diode, this platform resolves 225 nm grating lines and can be useful for wide-field on-chip imaging of nano-scale objects, e.g., multi-walled-carbon-nanotubes.
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