Besser als eine Linse? Forschende entwickeln eine kreative Technik für hochauflösende Bilder

Seit Jahrhunderten nutzen Forschende optische Linsen, um detaillierte Bilder von Mikro- bis Makrokosmen zu erstellen, von weit entfernten Galaxien bis hin zu winzigen Molekülen. Ein Team um Jan Becker und Prof. Dr. Rainer Heintzmann stellt nun einen innovativen Ansatz vor, der die Grenzen traditioneller optischer Bildgebung erweitert, ohne die Probe zusätzlich zu belasten.

Anstatt das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) durch erhöhte Lichtmengen zu verbessern – ein Vorgehen, das die Probe schädigen kann –, setzt das Team der Forschungsabteilung Mikroskopie von Rainer Heintzmann auf eine kreative Lösung: Sie teilen die Pupille des Objektivs in zwei Teile – genauer: Sie teilen das Licht, das durch das Objektiv geht, mithilfe eines speziell angefertigten Spiegels.

Dies erzeugt zwei separate Bilder, die anschließend computergestützt zu einem hochwertigen Gesamtbild kombiniert werden. Diese Methode reduziert das Rauschen und verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis. Sie ermöglicht es, feinere Details zu erkennen, ohne die Probe mit mehr Licht zu belasten. Den kleinen elliptischen Spiegel hat Dr. Uwe ­Hübner mit seinem Mikro- und Nanotechnologie-Team im Reinraum des Leibniz-IPHT gefertigt.

Durch die anschließende Kombination der Bilder erreichen die Forscher eine Bildqualität, die mit herkömmlichen, vollständig durch das Objektiv geleiteten Bildern nicht möglich wäre. Die Technik birgt signifikante Vorteile für die biomedizinische Forschung und medizinische Diagnostik, da sie eine hochauflösende Bildgebung – etwa von Geweben – mit minimiertem Risiko für phototoxische Schäden ermöglicht. Sie eröffnet zudem neue Horizonte in der lebenden Zellforschung und ermöglicht eine detailreichere dreidimensionale Bildgebung.

Original-Publikation: https://doi.org/10.1364/OPTICA.474947