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借力激光技術(shù):美研究人員發(fā)明“無死角”納米相機

星之球科技 來源:科技日報2014-11-24 我要評論(0 )   

身為美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室照相機文化研究小組主任和媒介藝術(shù)與科學(xué)副教授的拉梅什拉斯卡爾,一直幻想身后長眼,如今實現(xiàn)了他兒時的幻想。 拉斯卡爾發(fā)明了能以光速...

       身為美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室照相機文化研究小組主任和媒介藝術(shù)與科學(xué)副教授的拉梅什·拉斯卡爾,一直幻想身后長眼,如今實現(xiàn)了他兒時的幻想。

  拉斯卡爾發(fā)明了能以光速捕捉圖像的納米相機以及可簡便操作(DIY)的醫(yī)學(xué)成像工具。拉斯卡爾表示:“這不僅是一種新的視覺,更是一種超人般的視覺。”

  在研究中,為了避免思維受限,研究小組不斷提高原先的目標(biāo),并運用了多領(lǐng)域知識的交叉融合。為了制造出減少成像運動模糊的納米相機,他們甚至研究了光線的傳播方式,努力將各種可能性相互交叉融合。

  這種納米相機的靈感,來自麻省理工大學(xué)教授哈羅德·埃杰頓在1964年拍攝的高速攝影作品“靜止的時間”(該作品捕捉到了子彈擊穿蘋果的瞬間),而現(xiàn)在這種納米相機的速度,比當(dāng)年埃杰頓使用的高速成像設(shè)備快上數(shù)百萬倍。這種全新的飛秒成像技術(shù)(1飛秒等于千萬億分之一秒),創(chuàng)造了人類在“捕捉”光線領(lǐng)域的全新紀(jì)錄。

  研究小組利用超短激光脈沖代替子彈“射”穿了一個可樂瓶。每秒五千萬億幀的特殊相機,在百萬兆分之二秒的二次曝光時間內(nèi)記錄下了瓶子被擊穿的瞬間,捕捉到了光在移動中的影像。

  在測試中,為了拍攝到隱藏在墻后目標(biāo)物體,研究人員操作相機朝目標(biāo)附近的另一墻體發(fā)射超短激光脈沖,激光脈沖擊中墻體后會產(chǎn)生散射,散射出的大量光子會彈射向拍攝目標(biāo)的不同部位產(chǎn)生二次散射,最終相機會捕捉并分析經(jīng)多次散射后返回鏡頭的光子,經(jīng)計算后構(gòu)建出本應(yīng)拍不到的目標(biāo)影像。這種“沒有死角”的相機或許能在將來應(yīng)用于危險環(huán)境的探測。

  拉斯卡爾“化不見為可見”的目標(biāo)已延伸到了人體。研究小組現(xiàn)在研發(fā)出了可借助眼睛拍照的手機附件,其價格低,并可用于病人管理和疾病診斷。未來,飛秒成像技術(shù)還可能應(yīng)用于瞬時醫(yī)學(xué)成像,大大縮短成像時間。除了高速攝像,飛秒成像技術(shù)還將在一些意想不到的領(lǐng)域大展身手,如抓拍氣體中散射光的微小顆粒,經(jīng)分析后創(chuàng)造出能夠代替嗅覺的視覺圖像。

  拉斯卡爾預(yù)測,新型成像技術(shù)將成為改變?nèi)祟惿罘椒矫婷娴拇呋瘎?,它們不僅如傳統(tǒng)般記下眼中所見,更能幫人們獲得超人般的強大視力。

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