新型相機(jī)可用于醫(yī)學(xué)成像

好萊塢不得不借用一些技巧來向觀眾做出激光束穿過空中的效果。這是因?yàn)榧す馐乃俣忍炝耍z片捕捉不到?，F(xiàn)在有一種新型相機(jī)記錄圖像的速度能達(dá)到6000億幀/秒，可以真實(shí)捕捉到激光脈沖的反射路徑。

該系統(tǒng)由麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室(MIT"s Media Lab)拉梅斯·萊斯卡(Ramesh Raskar)所領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)。在實(shí)驗(yàn)室桌面范圍內(nèi)，目前相機(jī)可以記錄下激光僅持續(xù)50飛秒(二十兆分之一秒)的極短脈沖在撞上前面物體時(shí)的現(xiàn)象。相機(jī)捕捉到了激光脈沖在物體之間來回反彈并反射離開。

萊斯卡說這種新型相機(jī)可用于全新的醫(yī)學(xué)成像，追蹤人體組織中的光線。還能進(jìn)行全新的圖片處理。在實(shí)驗(yàn)中，相機(jī)捕捉到的圖像幀大概有500-600像素。

市場上最快的科學(xué)相機(jī)捕捉圖片的速率是每秒幾百萬幀。它們與數(shù)碼相機(jī)的工作方式相似，光敏傳感器通過鏡頭把光轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，保存至磁盤。

媒體實(shí)驗(yàn)室的研究人員采用了另外一種方法，研究組的成員安德烈·弗坦(Andreas Velten)說。電子系統(tǒng)固有的反應(yīng)時(shí)間限制在500微微秒，他說，因?yàn)樵谶@樣的設(shè)計(jì)中，電子信號(hào)沿著電線穿過芯片花費(fèi)了太長時(shí)間?！?我們的快門速度)低于2微微秒，因?yàn)槲覀冇?strong>超高速掃描照相機(jī)檢測光線，它可以避免電子系統(tǒng)的問題”。

超高速掃描照相機(jī)是比普通攝影更具代表性的測量激光脈沖時(shí)間的方法，它不需要任何電子元器件來記錄光線。進(jìn)入超高速掃描照相機(jī)的光線落到一個(gè)專用電極(光電陰極)上，把光子流轉(zhuǎn)換成相匹配的電子流。電子流碰撞相機(jī)背部的屏幕，屏幕上涂有一層化學(xué)物質(zhì)，有電子流落在上面時(shí)就會(huì)點(diǎn)亮。這與傳統(tǒng)陰極射線管電視機(jī)的工作原理相同。

由于超高速掃描照相機(jī)在一個(gè)時(shí)間只能掃描到環(huán)境中的一條窄線，麻省理工的系統(tǒng)使用鏡面來構(gòu)造了全視角。傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)從超高速掃描照相機(jī)的后部捕捉圖像，這些圖像由軟件編譯成最終的輸出。數(shù)碼相機(jī)捕捉的每張圖片只記錄了超高速掃描照相機(jī)可見光束的很小一部分。

這種設(shè)計(jì)的一個(gè)結(jié)果是，研究小組捕捉的視頻顯示了激光束四處反射的事件序列，但是他們沒有捕捉到單個(gè)激光脈沖的軌跡。當(dāng)然，由于光脈沖和高速照相機(jī)之間的緊密同步關(guān)系，他們從許多連續(xù)的動(dòng)作和相同的光脈沖中捕捉到了快照序列。“我們需要重復(fù)的事件來創(chuàng)建一個(gè)照片或視頻，”弗坦說。