用于录制全息电影的单像素相机
        新的相机设置可以录制具有单个像素的 3D 动态影像。 此外,该技术可以获得可见光谱之外的图像,甚至可以通过组织获得图像。 因此,神户大学的发展为全息视频显微镜打开了大门。

         全息图不仅用作信用卡、电子产品或钞票上的有趣安全贴纸; 它们在传感器和显微镜中也有科学应用。 传统上,全息影像需要激光记录,但最近已经开发出了可以使用环境光或样本发出的光来记录全息图的技术。 有两种主要技术可以实现这一点:一种称为“FINCH”,它使用 2D 图像传感器,该传感器的速度足以录制电影,但仅限于可见光和无遮挡视野,而另一种称为“OSH”,它使用单像素传感器,可以通过散射介质和外部光线进行录制。 视觉光谱,但只能实际上记录静止物体的图像。

         神户大学应用光学研究员 YONEDA Naru 希望创造一种结合了两方面优点的全息记录技术。 为了解决 OSH 的速度限制弱点,他和他的团队构建了一个装置,使用高速“数字微镜设备”将记录全息图所需的图案投射到物体上。 “该设备以 22 kHz 运行,而以前使用的设备进行了刷新速率为 60 Hz。 这种速度差异相当于悠闲散步的老人和日本子弹头列车之间的差异,“Yoneda 解释说。

         在 Optics Express 杂志上,神户大学团队现在公布了他们的概念验证实验结果。 他们表明,他们的装置不仅可以记录移动物体的 3D 图像,还可以构建一个显微镜,该显微镜可以通过光散射物体(小鼠头骨)记录全息电影准确地说。

         诚然,每秒略高于一帧的帧速率仍然相当低。 但 Yoneda 和他的团队在计算中表明,理论上他们可以将帧速率提高到 30 Hz,这是标准的屏幕帧速率。 这将通过一种称为“稀疏采样”的压缩技术来实现,该技术的工作原理是不会一直记录图片的每个部分。 那么,我们在哪里可以看到这样的全息图呢? Yoneda 说:“我们预计这将得到应用到微创的三维生物观察,因为它可以可视化在散射介质后面移动的物体。 但仍有障碍需要克服。 我们需要增加采样点的数量,以及图像质量。 为此,我们现在正在尝试优化投影到样本上的模式,并使用深度学习算法将原始数据转换为图像。

         这项研究由 Kawanishi Memorial ShinMaywa Education 资助基金会、日本科学振兴会(拨款 20H05886、23K13680)、Agencia Estatal de Investigación(拨款 PID2022-142907OB-I00)和欧洲区域发展基金,以及巴伦西亚政府(拨款 CIPROM/2023/44)。 它是与 Jaume I 大学的研究人员合作进行的。