美国杜克大学研究团队近日在《光学快报》上发表了一项突破性进展：他们开发出一种名为“PANORAMA”的新型显微镜系统，能够在单次曝光中直接获取大视场、高分辨率的图像，无需逐点扫描或机械调焦。该系统成像范围可达硬币大小，分辨率高达亚微米级，单张图像像素达千兆级别，清晰度远超普通智能手机摄像头10至50倍，有望为生物医学、工业检测等领域带来革新。

传统显微镜往往难以兼顾视野广度与成像精度。若要获得千兆像素图像，通常需借助复杂光学结构或进行耗时漫长的分区扫描，若样品表面不平整，还需反复移动镜头对焦，效率低下。

为解决这一难题，研究团队设计出一套“多相机阵列系统”，其功能相当于一台集成式巨型显微镜。该系统采用远心光刻镜头与大型筒镜组合，将样本图像投射到一个由48个微型相机构成的成像平面上，每个相机负责拍摄样本的一个局部区域。

由于每个相机均可独立对焦，即便样本存在弯曲或高度差异，系统仍能保持整体图像的清晰度。该方法彻底摆脱了机械扫描的需要，成像后通过算法自动拼接全部子图像，仅需5至10分钟即可生成完整的高清图像。

在研究验证中，团队对大鼠脑切片进行成像，无需扫描即一次性获得6.3亿像素图像，最小分辨率达0.84微米，神经元与树突形态清晰可辨。该系统还成功对弯曲的洋葱表皮同时拍摄明场与荧光图像，既清晰呈现细胞壁结构，也准确显示了经荧光标记的细胞核。

研究人员强调，PANORAMA为生命科学和工业应用提供了更高效的成像工具。它可快速完成整个病理活检样本的高分辨率扫描，也可用于集成电路晶圆等大面积器件表面的缺陷检测，在提升精度的同时大幅节省时间成本。