能捕捉移动光线的新型相机

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现在有一种新型相机记录图像的速度能达到6000亿帧/秒，可以真实捕捉到激光脉冲的反射路径。



该系统由麻省理工学院媒体实验室（MIT's Media Lab）拉梅斯·莱斯卡（Ramesh Raskar）所领导的研究人员开发。在实验室桌面范围内，目前相机可以记录下激光仅持续50飞秒（二十兆分之一秒）的极短脉冲在撞上前面物体时的现象。相机捕捉到了激光脉冲在物体之间来回反弹并反射离开。

莱斯卡说这种新型相机可用于全新的医学成像，追踪人体组织中的光线。还能进行全新的图片处理。在实验中，相机捕捉到的图像帧大概有500-600像素。

市场上最快的科学相机捕捉图片的速率是每秒几百万帧。它们与数码相机的工作方式相似，光敏传感器通过镜头把光转换成数字信号，保存至磁盘。

媒体实验室的研究人员采用了另外一种方法，研究组的成员安德烈·弗坦（Andreas Velten）说。电子系统固有的反应时间限制在500微微秒，他说，因为在这样的设计中，电子信号沿着电线穿过芯片花费了太长时间。“（我们的快门速度）低于2微微秒，因为我们用超高速扫描照相机检测光线，它可以避免电子系统的问题”。

超高速扫描照相机是比普通摄影更具代表性的测量激光脉冲时间的方法，它不需要任何电子元器件来记录光线。进入超高速扫描照相机的光线落到一个专用电极（光电阴极）上，把光子流转换成相匹配的电子流。电子流碰撞相机背部的屏幕，屏幕上涂有一层化学物质，有电子流落在上面时就会点亮。这与传统阴极射线管电视机的工作原理相同。



由于超高速扫描照相机在一个时间只能扫描到环境中的一条窄线，麻省理工的系统使用镜面来构造了全视角。传统数码相机从超高速扫描照相机的后部捕捉图像，这些图像由软件编译成最终的输出。数码相机捕捉的每张图片只记录了超高速扫描照相机可见光束的很小一部分。

这种设计的一个结果是，研究小组捕捉的视频显示了激光束四处反射的事件序列，但是他们没有捕捉到单个激光脉冲的轨迹。当然，由于光脉冲和高速照相机之间的紧密同步关系，他们从许多连续的动作和相同的光脉冲中捕捉到了快照序列。“我们需要重复的事件来创建一个照片或视频，”弗坦说。

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