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45キロメートルの距離から写真を撮ることができるカメラを作成しました

遠くにある地球上での撮影 - 困難タスク。遠くにある物体から十分な光を捉えるのは簡単ではありません。それでもその大気は、絵を台無しにすることがある歪みを導入するでしょう。特に都市では、汚染は非常に厄介です。したがって、数キロメートル程度の距離からの写真(カメラが地球の曲率に対応するのに十分な高さに固定されている場合)は、行うのが非常に困難です。

しかし、近年では、科学者が始まったはるかに良い仕事をする敏感な光検出器を使用してください。そのような検出器は非常に敏感であるので、それらは個々の光子を拾い上げそしてそれらを10キロメートルまでの距離で画像に結合することができる。

カメラの最大距離は?

明らかに、物理学者は決してやめない達成した先日、上海にある中国科学技術大学のZheng-Ping Li氏と彼の同僚は、スモッグで保護された都市環境で最大45キロメートルの距離で物体を撮影する方法を示しました。彼らの方法は、散乱データ点を組み合わせることによって超解像画像を得ることを可能にする独自の計算アルゴリズムと組み合わせて個々の光子検出器を使用する。

新技術は原則として比較的単純です。 これはLIDAR法 - LIDAR(Light Identification Detection and Ranging)に基づいています。「光を使って範囲を検出、識別、決定する」 - 物体にレーザー光を照射し、反射光から画像を作成します。

この種のアクティブの大きな利点可視化は、物体から反射された光子が、距離に依存する特定の時間窓の間に検出器に戻ることです。したがって、このウィンドウの外側に到着する光子はすべて無視できます。

この種類のフィルターは劇的に騒音を減らします、これは環境からの不要な光子によって作成されます。そしてこれはLIDARシステムが非常に敏感で距離指向であることを可能にします。

新しいシステムをさらにうまく機能させるために都市環境では、Zhen-Pingとその同僚は、波長1,550ナノメートル、繰り返し率100キロヘルツ、および中程度の出力120ミリワットの赤外線レーザーを使用しました。この波長は、システムを目に対して安全にし、乗務員が検出器に過負荷をかける可能性がある太陽光を除去することを可能にします。

研究者はこれらの光子を送受信する単一の光学機器の助けを借りて - 280 mmのレンズを持つ通常の天体望遠鏡。反射された光子は次に市販の単一光子検出器によって記録される。スナップショットを作成するために、科学者は上下左右に回転できるピエゾ制御ミラーを使用して視野をスキャンします。

したがって、彼らは二次元を作成することができます画像しかし、光子到着時間の制御のおかげで、それらは異なる距離から反射された光子を捉えて三次元画像を作成することができます。

達成された最後の成果チームは、単一光子データを使用して一緒に画像をキャプチャするアルゴリズムを開発することです。科学者が比較的小さなデータセットからスナップショットを作成することを可能にして、この種の計算による視覚化は近年大きく進歩しました。

結果は彼ら自身のために話す。チームは上海の崇明島にある建物の20階に新しいカメラを設置し、45キロメートル離れた川を渡ってPudong Civil Aviation Buildingに送りました。

望遠鏡を通して撮影した通常の画像ノイズ以外は何も表示しません。しかし、この新しい手法を使用すると、60 cmの空間解像度の画像を取得でき、その上に建物の窓を作ることができます。 「この結果は、スモッグを通してターゲットを識別するための近赤外スペクトルにおける単一光子のLiDARシステムの優れた能力を示しています」と科学者たちは言います。

メインアプリケーションがそのようなシステムは、観測、認識およびターゲットの識別の分野にあるでしょう。加えて、この装置は、一箱の靴よりも大きくなく、比較的携帯可能である。

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