高維光學(xué)成像對(duì)于最大限度地提取不同光子參數(shù)攜帶的信息是必不可少的手段柴罐。獲取的高維光學(xué)數(shù)據(jù)廣泛用于眾多研究領(lǐng)域，包括生物醫(yī)學(xué)憨奸、農(nóng)業(yè)和電子學(xué)革屠。作為高維光學(xué)成像的一個(gè)分支，單次事件時(shí)間成像對(duì)眾多的不可重復(fù)物理、化學(xué)過程的機(jī)制理解有重要意義屠阻。本文介紹汪立宏（Lihong V. Wang）團(tuán)隊(duì)研制的單次事件立體偏振壓縮超快攝影系統(tǒng)（SP-CUP）：此系統(tǒng)協(xié)同結(jié)合壓縮傳感红省、條紋成像、體視學(xué)和偏振測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)單次事件時(shí)間內(nèi)被動(dòng)超快成像国觉，捕獲在皮秒時(shí)間分辨率下不可重復(fù)不斷演變的現(xiàn)象的五維數(shù)據(jù)（空間x吧恃、y、z麻诀；到達(dá)時(shí)間t痕寓；線偏振角ψ）。SP-CUP在高維成像中的光通量蝇闭、序列深度以及時(shí)空分辨率和可擴(kuò)展性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)呻率。
單次事件立體偏振壓縮超快攝影系統(tǒng)簡(jiǎn)介
高維光學(xué)成像對(duì)于最大限度地提取不同光子參數(shù)攜帶的信息是必不可少的手段。獲取的高維光學(xué)數(shù)據(jù)廣泛用于眾多研究領(lǐng)域呻引，包括生物醫(yī)學(xué)礼仗、農(nóng)業(yè)和電子學(xué)。作為高維光學(xué)成像的一個(gè)分支逻悠，單次事件時(shí)間成像對(duì)眾多的不可重復(fù)物理元践、化學(xué)過程的機(jī)制理解有重要意義。單次事件立體偏振壓縮超快攝影系統(tǒng)（SP-CUP）可捕獲在皮秒時(shí)間分辨率下不可重復(fù)不斷演變的現(xiàn)象的五維數(shù)據(jù)（空間x童谒、y单旁、z；到達(dá)時(shí)間t饥伊；線偏振角ψ）象浑，利用壓縮傳感、體視學(xué)和偏振測(cè)量等方法重建被測(cè)現(xiàn)象過程圖像琅豆。
如上圖所示為單次事件立體偏振壓縮超快攝影系統(tǒng)裝置示意圖愉豺。SP-CUP 系統(tǒng)由前光學(xué)器件、雙通道生成部分趋距、空間編碼部分和兩個(gè)相機(jī)組成粒氧。動(dòng)態(tài)被測(cè)過程端的像首先由前光學(xué)器件成像到連接雙通道生成階段的輸入圖像平面。前光學(xué)元件根據(jù)特定研究需求改變FOV放大倍率节腐。
在雙通道階段，入射光由物鏡收集后由一對(duì)光闌進(jìn)行采樣生成兩個(gè)光通道（如上圖紅藍(lán)兩色光）摘盆。然后光通過一對(duì)相對(duì)旋轉(zhuǎn)90°的道威棱鏡翼雀。利用道威棱鏡特性旋轉(zhuǎn)兩光通道的像。經(jīng)過道威棱鏡后一對(duì)分束器將光分成兩個(gè)分量（如上圖b所示兩個(gè)方向分量）孩擂。兩光通道反射光分量分別被透鏡聚焦再經(jīng)過反射鏡和直角棱鏡調(diào)整光路形成兩彼此旋轉(zhuǎn)180°的圖像狼渊。外部ccd將這兩個(gè)未經(jīng)時(shí)間處理的圖像捕獲。透射分量通過相同配置元件形成對(duì)應(yīng)于反射光的兩個(gè)圖像。然后進(jìn)入空間編碼階段狈邑。
光雙通道被分成反射分量和透射分量
空間編碼階段城须，透射光經(jīng)過管狀透鏡和立體鏡物鏡，將圖像中繼到數(shù)字微鏡DMD上米苹。為圖像編碼糕伐，利用DMD調(diào)制：DMD每一個(gè)編碼像素會(huì)沿表面法線整轉(zhuǎn) +12°（“ON”）或 –12°（“OFF”），并將入射光反射到兩個(gè)方向之一蘸嘶。用互補(bǔ)圖案掩膜產(chǎn)生的四個(gè)反射光束由相同的立體鏡物鏡收集良瞧。收集到的光束通過兩個(gè)管透鏡，并由一對(duì)平面鏡和一個(gè)直角棱鏡調(diào)整光路训唱，入射條紋相機(jī)褥蚯，形成四個(gè)水平對(duì)齊的圖像。由條紋相機(jī)捕獲時(shí)間處理的圖像數(shù)據(jù)况增。
DMD兩個(gè)像素的工作示意圖（+12°赞庶、-12°）
實(shí)際測(cè)量時(shí)，在CCD和條紋相機(jī)前加偏振片澳骤，可收集偏振信息尘执。最終系統(tǒng)一次采集六個(gè)原始信息圖像。并由這六個(gè)原始信息圖像還原被測(cè)現(xiàn)象的五維數(shù)據(jù)信息宴凉。
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