光学时间拉伸成像原理及应用(002)

光学时间拉伸成像原理及应用(002)
常规光学成像原理及局限
目前,所有的光学成像技术都可以分为以下两种方法:
在这里插入图片描述
即,使用探测器阵列的图(a),以及使用单像素光电探测器和光束扫描仪的图(b)
(1)探测器阵列一般用于科学及工业用途以及消费电子,器件为CCD或CMOS图像传感器。其原理为光子通过光电效应撞击硅表面产生自由电子,然后通过移位寄存器进行传输,再经过电荷放大器转化为电压,最后经过模数转化器并存储。CCD图像传感器使用单个数字转换器将像素的序列化信号进行数字化,而CMOS图像传感器则使用多个规格相同的数字转换器进行加速,故CMOS采集图像的速度可比CCD的快1000倍。

局限

  • 从数千像素矩阵中载入电荷所需时间是一个较大的限制,必须通过部分读出技术来减少像素量,这回造成像素分辨率的下降(高帧率时)。
  • 高速成像过程中会产生大量的数据存储与访问的问题,不能够实时的进行,需要大量时间进行离线数字处理。
  • 需要高强度的光照得到合适的SNR,但这可能会损伤目标。尤其是对于样品处于高强度光照的告诉显微镜而言更为麻烦。
    (2)第二种成像方法为使用一个光束扫描仪和单像素光电探测器。这种方法通过一对检流镜或者声光偏转器来操纵光束对于目标进行点扫描。这对于来自目标的少量光子较为敏感。可以进行透明材料的检测,荧光检测等。
    局限
    光束扫描的速度限制了采集图像的帧率,其远低于光电探测器的带宽。目前,市面上的光束扫描仪,如检流镜,声光偏转器提供的最大一维扫描速率为100khz,最大的二维扫描速率为1khz。
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