光學時間拉伸成像原理及應用(002)

光學時間拉伸成像原理及應用(002)
常規光學成像原理及侷限
目前,所有的光學成像技術都可以分爲以下兩種方法:
在這裏插入圖片描述
即,使用探測器陣列的圖(a),以及使用單像素光電探測器和光束掃描儀的圖(b)
(1)探測器陣列一般用於科學及工業用途以及消費電子,器件爲CCD或CMOS圖像傳感器。其原理爲光子通過光電效應撞擊硅表面產生自由電子,然後通過移位寄存器進行傳輸,再經過電荷放大器轉化爲電壓,最後經過模數轉化器並存儲。CCD圖像傳感器使用單個數字轉換器將像素的序列化信號進行數字化,而CMOS圖像傳感器則使用多個規格相同的數字轉換器進行加速,故CMOS採集圖像的速度可比CCD的快1000倍。

侷限

  • 從數千像素矩陣中載入電荷所需時間是一個較大的限制,必須通過部分讀出技術來減少像素量,這回造成像素分辨率的下降(高幀率時)。
  • 高速成像過程中會產生大量的數據存儲與訪問的問題,不能夠實時的進行,需要大量時間進行離線數字處理。
  • 需要高強度的光照得到合適的SNR,但這可能會損傷目標。尤其是對於樣品處於高強度光照的告訴顯微鏡而言更爲麻煩。
    (2)第二種成像方法爲使用一個光束掃描儀和單像素光電探測器。這種方法通過一對檢流鏡或者聲光偏轉器來操縱光束對於目標進行點掃描。這對於來自目標的少量光子較爲敏感。可以進行透明材料的檢測,熒光檢測等。
    侷限
    光束掃描的速度限制了採集圖像的幀率,其遠低於光電探測器的帶寬。目前,市面上的光束掃描儀,如檢流鏡,聲光偏轉器提供的最大一維掃描速率爲100khz,最大的二維掃描速率爲1khz。
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