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石墨烯光探测器用于新型3D相机

目前3D电影靠的是多台摄像机来重建每一层框架,但是新的3D相机自己就可以独立完成这一项工作。3D相机拍摄的图片和影片也许有一天能投射出成为全息图——尽管投射技术会是另外一项难题。 从摄像技术角度来说,3D影像可以让人在拍摄后来测量景深。结合显微镜一起使用时,3D相机可以对细胞和组织进行成像,这可以应用在医学文化、组织检查还有其他一些基础研究领域。3D录像还可以给予机器人深度知觉,这可以应用在仿生眼的制作上。

电气工程及计算器科学系的Zhaohui Zhong副教授说:“当光到达相机里面的探头的时候,可能是从各个方向上照射的,这种空间信息可以用来重建3D影像。” 他还补充道:“一般来说,空间信息是被丢失掉的,因为探头只探测光的强度。这就是为什么我们用传统的方法来进行3D成像需要多部设备多重拍摄。”

通常,3D相机主要是依靠在主棱镜将光线聚焦后,再通过一套微透镜阵列来转移。这套微透镜阵列本质上来说就是分解图像,然后恢复光线的位置方向信息,然后相机软件通过景深信息来重建这幅图像。 然而,Zhong和他的同事Theodore Norris和Jeffrey Fessler教授并没有采用微透镜阵列的方法。他们采用的是一系列的透明光探测器来记录光线的信息。 Norris说:“微透镜方法需要在分辨率和重现景深能力两个方面追求一个平衡状态。而我们的方法可以在不损失分辨率的情况下得到更多的信息。”

研究者认为:这种方法很有效,因为对于相机内部棱镜,不同方向的物体的焦点是不一样的,在理想对焦情况下,物体最为清晰明亮。根据这个法则,采用计算机来重建画面就变得简单多了,因为更快的处理速度使得高分辨率的高速成像成为可能。 概念很简单,可是制作这些透明光探测器却是一个不小的挑战。比如说,探测器需要吸收尽可能多的光线,以收集最为详细的图像信息。但碳原子层的石墨烯,可能是一种高度敏感而且可以让大多数光透过的材料。 Zhong说:“通常为了追求高敏感度,你会希望光探测器吸收尽可能多的光来构建更清晰的图像。石墨烯探测器可以达到这种要求,可以不用牺牲图像的清晰度。”

目前,Zhong的研究团队正在考虑从单反级别的相机开始应用他们的成果,但是Norris觉得或许应该压缩3D相机,使其能够嵌入到智能手机中去。

来源:中国科学院光电技术研究所

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