Новый предел чувствительности фотокамеры: один фотон на пиксел
18 сентября 2014, 22:06
Как сообщает портал 22century, исследователи из Университета Глазго представили очередной рубеж светочувствительности цифровой камеры, который составляет менее одного фотона на пиксел. Такого результата учёные добились благодаря парам спутанных фотонов, один из которых формирует изображение на матрице, а другой играет роль триггера, открывающего затвор.
Схема установки очень проста: источником света является лазер, который генерирует поток фотонов, подвергнутых спонтанному параметрическому рассеянию. Благодаря тому, что исходящий луч почти коллинеарен, а ширина спектра составляет только 10 нм, пучки включают значительное количество спутанных фотонов. Свет, вышедший из лазера, разделяется на две части, причем одна попадает на сверхчувствительный однопиксельный приёмник, а вторая фокусируется на матрице фотокамеры. Каждый фотон, попавший на однопиксельный приёмник, приводит к открытию затвора камеры в тот самый момент, когда на матрицу попадает парный фотон, который и формирует итоговое изображение.
ССхема установки. Один из двух спутанных фотонов проходит сквозь объект съёмки и попадает в приёмник, который даёт команду на открытие затвора. Второй проходит через линию задержки и затем фокусируется на ПЗС-матрице
Промежуток времени, в течение которого затвор открыт, составляет всего 15 наносекунд. Этого достаточно для фиксации парного фотона, но очень мало для накопления шума. Поскольку для передачи информации от приёмника в камеру требуется время, второй фотон задерживается в оптической линии длиной 22 метра.
ССлева — реконструированное изображение крыла осы, полученное с помощью 40.419 фотонов на 90.000 пикселов. Справа — аналогичное изображение, полученное с помощью 738.298 фотонов
Для съёмки использовались объекты, просвечиваемые насквозь, при этом объект мог быть помещён как перед камерой, так и перед однопиксельным приёмником. Учёные успешно получали фотографию объекта на матрице в обоих случаях: из-за спутанности пары фотонов изображение формировалось и тогда, когда сквозь объект проходил фотон, спускающий триггер открытия затвора.
Ранее редакторы THG.ru опубликовали учебный курс «Как фотографировать беззеркалкой», предназначенный для фотолюбителей, которые хотели бы научиться снимать. В цикле статей профессионалы раскрывают свои секреты на примере использования Nikon 1 J2 и V2, их парка оптики и аксессуаров. Примеры и методы, описанные в статье, подойдут и для любых других камер — помогут понять и как фотографировать зеркалкой. Не знаете что меняют режимы, какой объектив для чего нужен, как снимать ночью, днем, в воде и под водой, против солнца и со вспышкой, на пляже и в отпуске? Читайте нашу статью «Как фотографировать беззеркалкой» — мы научим.
Читайте также:
