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  • 具有多种应用的新型超快相机

    作者:光行天下小萌新译 来源:物理学家组织网 时间:2023-01-12 18:14 阅读:408 [投稿]
    开发一种新的超高速单像素相机,能够使用光调制以每秒12,000帧的速度流式传输视频,从而具有极大的灵活性。

    在国家科学研究研究所(INRS)能源通信研究中心的实验室里,梁金阳教授和他的同事正在开发一种新的超高速单像素相机。

    这种新设备称为通过扫描聚合模式加速的单像素成像(SPI-ASAP),能够使用光调制以每秒12,000帧的速度流式传输视频,从而具有极大的灵活性。这项工作发表在《自然通讯》杂志上,代表了超高速单像素成像的突破。


    SPI-ASAP示意图

    “这款新相机是一种创新的原型,对魁北克和加拿大其他地区的光子学行业具有潜在的好处,”专门研究超快成像和生物光子学的研究员,该研究的通讯作者梁博士说。

    技术强大

    多年来,梁金阳教授一直专注于新型光学成像器件中的激光调制技术。单像素成像(SPI)已成为一种使用光调制和单点探测器而不是二维传感器的强大技术。然而,大多数SPI系统受到仅使用数字微镜器件(DMD)的限制,这意味着单像素相机记录图像的速度只有几十赫兹。

    SPI-ASAP 在各种场景、帧分辨率和帧速率下实时运行的演示视频。学分:梁金阳教授和博士生帕特里克·基尔卡伦(国家科学研究所)

    其他方法使用快速移动的物理编码掩码进行光调制。虽然速度很快,但这些掩模也可以固定分辨率,使此类系统无法灵活地适应不同的实验参数。

    与这些方法相比,INRS科学家开发的新相机将数字微镜设备与激光扫描相结合,以实现快速和可重新配置的图案投影。这允许系统在不同的空间分辨率以及不同的成像速度和模式下运行。因此,它能够以每秒 100 帧 (fps) 的速度流式传输实时视频,离线速度高达 12,000 fps。

    “以100 fps实时成像的能力超越了现有技术,并阐明了许多需要现场分析和在线反馈的工业应用,”该论文的第一作者,INRS的博士生Patrick Kilcullen说。

    应用广泛

    另一个特点是该系统非常通用,可以轻松适应许多配置。

    从科学上讲,该设备可能具有广泛的应用,特别是在不可见光谱中,因为没有合适的相机。超高速成像可以捕获瞬态事件,例如燃烧现象分析、有害气体检测和半导体材料表征。

    该团队由博士生Patrick Kilcullen和教授Tsuneyuki Ozaki和Jinyang Liang组成,已为该技术申请专利,目前正在寻求合作将其商业化。

    相关链接:https://phys.org/news/2023-01-ultrafast-camera-multiple-applications.html

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