Przetwarzanie danych osobowych

Nasza witryna korzysta z plików cookies

Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie, a także do prawidłowego działania i wygodniejszej obsługi. Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług i innych witryn.

Masz możliwość zmiany preferencji dotyczących ciasteczek w swojej przeglądarce internetowej. Jeśli więc nie wyrażasz zgody na zapisywanie przez nas plików cookies w twoim urządzeniu zmień ustawienia swojej przeglądarki, lub opuść naszą witrynę.

Jeżeli nie zmienisz tych ustawień i będziesz nadal korzystał z naszej witryny, będziemy przetwarzać Twoje dane zgodnie z naszą Polityką Prywatności. W dokumencie tym znajdziesz też więcej informacji na temat ustawień przeglądarki i sposobu przetwarzania twoich danych przez naszych partnerów społecznościowych, reklamowych i analitycznych.

Zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies możesz cofnąć w dowolnym momencie.

Optyczne.pl

Aktualności

ARCONS - nadprzewodząca kamera, która widzi świat w kolorze

ARCONS - nadprzewodząca kamera, która widzi świat w kolorze
19 listopada
2013 08:05

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego opracowali kamerę, której sensor rejestruje świat w kolorze dostarczając informacji o dokładnej wartości energii każdego padającego fotonu. Jej nowatorska konstrukcja jest wykorzystywana na razie głównie do obserwacji astronomicznych

Jak wiadomo, współczesne matryce światłoczułe rejestrują de facto obraz czarno-biały. Fotony, padając na sensor, wybijają z jego powierzchni elektrony, których ruch powoduje powstanie prądu elektrycznego. Tym samym uzyskujemy informację dotyczącą natężenia padającego światła. Dopiero napylenie na detektor cienkich warstw materiału przepuszczającego światło o trzech różnych długościach fali (filtry kolorystyczne), oraz interpolację odpowiednich danych pozwala na uzyskanie obrazu w kolorze.

W kamerze ARCONS (Array Camera for Optical to Near IR Spectrophotometry) zastosowano inne podejście, bowiem rejestruje ona informacje dotyczące energii czyli tym samym długości fali padającego pojedynczego fotonu.

ARCONS - nadprzewodząca kamera, która widzi świat w kolorze
Źródło: Spencer Buttig; spectrum.ieee.org


Podstawę ARCONS-a stanowi warstwa azotku tytanu (TiN) o grubości 60-nanometrów, naniesiona na podstawę z krzemu. W zależności od stosunku zawartości azotu do tytanu, staje się nadprzewodząca w temperaturze ok. 1 Kelvina. Owa warstwa jest wytrawiana tak, by uzyskać układ o rozmiarze 44x46 pikseli, przy czym każdy z nich jest wyposażony we własny rezonator mikrofalowy oraz mikrosoczewkę. W momencie gdy foton uderza w powierzchnię sensora, rozrywane są elektronowe pary Cooper'a, będące nośnikami prądu elektrycznego w nadprzewodniku. Ilość rozerwanych par jest wprost proporcjonalna do energii fotonu.

Urządzenie umożliwia odczyt danych z każdego piksela 2500 razy na sekundę i dokładną rejestrację wartości długości fali świetlnej z zakresu od 100 (ultrafiolet) do ponad 5000 nanometrów (podczerwień).

Dzięki unikalnej konstrukcji, sensor nie wymaga ani dzielenia wiązki światła, ani filtrów kolorowych. Dodatkowo, jak przekonują naukowcy, nie cierpi on z powodu szumów (prądu ciemnego i szumów przetwarzania).

Kamera ARCONS została przetestowana w praktyce, bowiem podłączono ją do 5-metrowego teleskopu na Mt. Palomar i 3-metrowego teleskopu w Obserwatorium Licka. Wykorzystano ją do obserwacji pulsara w Mgławicy Krab.

Poniższe zdjęcie pokazuje podwójny pierścień galaktyki Arp 147 wykonane za pomocą kosmicznego teleskopu Hubble' a (w lewym górnym rogu, tutaj większy rozmiar ) oraz ARCONS-a. Jak widać, rozdzielczość tego drugiego jest znacznie mniejsza. Należy jednak zauważyć, że wykonano je wykorzystując prototypowy sensor, zainstalowany w znajdującym się na ziemi teleskopie o 5-metrowej średnicy i 17-metrowej ogniskowej. Dla przypomnienia: analogiczne parametry poruszającego się na orbicie okołoziemskiej teleskopu Hubble'a wynoszą odpowiednio 2.4 i 57.6 metra.

ARCONS - nadprzewodząca kamera, która widzi świat w kolorze
Źródło: UCSB/NASA


Komentarze czytelników (21)
  1. cube
    cube 19 listopada 2013, 08:29

    "w temperaturze ok. 1 Kelvina"

    tak własnie myslałem czytając "nadprzewodzaca" w tytule...

  2. hijax_pl
    hijax_pl 19 listopada 2013, 08:31

    To co? Upgrejdzik HST się szykuje? ;)

  3. oz
    oz 19 listopada 2013, 08:40

    Ogniskowa 17m, średnica 5m... ciekawe ile filtry kosztują? To kiedy test?:)

  4. ciekawus
    ciekawus 19 listopada 2013, 08:56

    "sensor rejestruje świat w kolorze dostarczając informacji o dokładnej wartości energii każdego padającego fotonu" - maslo maslane, nieprawdaz? Ale pozniej dokladnie wyjasnione. Matryca przelomowa. Ten 1K zapewne bardzo ciezko uzyskac. Ciekawe jak to zdjecie w zakresie widzialnym ma sie do zdjec uzyskanych obecnym klasycznym sprzetem (mysle o szumach i szybkosci przetwarzania). No i raczej nie ma uniwersalnego materialu do wykonania soczewek, ktory przepusci caly ten zakres widmowy, zatem chyba tylko bezposrednia projekcja z lustra teleskopu.

  5. baron13
    baron13 19 listopada 2013, 09:01

    Obawiam się, że kolor to rejestruje przy strumieniu fotonów średnio jeden na piksel. Tak, że do fotografii się raczej nie nada.

  6. ciekawus
    ciekawus 19 listopada 2013, 09:45

    baron13, to nie tak - tutaj każdy pojedyńczy piksel ponoć daje pełną informację o kolorze. No i to coś ma dużo szersze spektrum "barwy".

    "Urządzenie umożliwia odczyt danych z każdego piksela 2500 razy na sekundę " - czyli zebranie informacji z 2.500 pikseli potrwa sekundę. Na razie to lipa, ale może kiedyś...

  7. ciekawus
    ciekawus 19 listopada 2013, 09:46

    Nie wiem, czy każdy zdaje sobie sprawę, co to technicznie znaczy uzyskać ten 1K na samej matrycy. To jakiś kosmos, ale dają radę widać.

  8. zielonylin
    zielonylin 19 listopada 2013, 09:50

    Ciekawy materiał. Więcej takich poproszę.

  9. greentrek
    greentrek 19 listopada 2013, 10:08

    @ciekawus
    "Urządzenie umożliwia odczyt danych z każdego piksela 2500 razy na sekundę " - czyli zebranie informacji z 2.500 pikseli potrwa sekundę.

    Niezupełnie - odczyt z częstotliwością 2,5kHz, nieważne czy z jednego konkretnego pixela czy z całej matrycy

  10. mav
    mav 19 listopada 2013, 10:52

    @ciekawus - wydaje mi się, że źle to interpretujesz. Ja to rozumiem, jako możliwość sczytywania matrycy 2500 raza na sekundę. Pomijając kamery profesjonalne - jak phantomy, epici i inne, to raczej cała reszta oscyluje w granicach 50/60 klatek. Niektóre kamery już wchodzą z większym klatkażem, ale są albo z ograniczoną rozdzielczością, albo/i trybami burst.
    Oczywiście odczyt danych nie gwarantuje jeszcze, że procesor zdąży je skompresować i zapisać, ale przynajmniej jest taka możliwość.

  11. TRI-X
    TRI-X 19 listopada 2013, 11:19

    Moje pięć groszy. Wydaje mi się, że konstruktorzy, mówiąc o rejestracji koloru rejestrując energię fotonów, mieli na myśli pomiar fali spektralnej ( przez samplowanie) . Jasne jest, że im krótsza fala (w kierunku UV, X-rays and so on ) tym większa energia. Tak że, ciekawus, masło maślane ale nieźle przemyślane.

  12. Major
    Major 19 listopada 2013, 12:01

    Pomijając kwestie szumów i rozdzielczości, czas ekspozycji skróciłby się trzykrotnie (brak konieczności osobnej ekspozycji RGB i innych) w porównaniu z "tradycyjną" cyfrową astro-fotografią. Astronomowie zapewne już zacierają ręce, biorąc pod uwagę "obłożenie" największych teleskopów.

  13. Arek
    Arek 19 listopada 2013, 12:04

    ciekawus - wcale nie masło maślane. Foveon też rejestruje świat w kolorze, a nie rejestruje dokładnej wartości długości fali fotonów.

  14. Sky_walker
    Sky_walker 19 listopada 2013, 14:25

    Genialne. Nawet bym nie wpadł na to, że coś takiego w ogóle jest możliwe. Pogratulować umiejętności i pomysłowości.

  15. mikos
    mikos 19 listopada 2013, 14:28

    Zanim się rozpędzicie w wywodach o kolorze i jego postrzeganiu warto odnieść się do teorii barwy i teorii widzenia :)

    Świat fizyczny rozumiany jako zewnętrzny wobec obserwatora jest całkowicie pozbawiony koloru, światła rozumianego jako „jasność” również:

    „świat fizyczny jest przeniknięty promieniowaniem, które nie świeci i nie ma koloru; świat fizyczny jest czarny i ciemny”
    Ronchi Vasco, The nature of light, Heinemann Educational Books Ltd., Londyn 1970
    (s. 282; tłumaczenie z angielskiego, wyrywkowo)

    „Pojęcie barwy nie istnieje właściwie poza świadomością i narządami zmysłu wzroku człowieka względnie innego przedstawiciela świata zwierzęcego posiadającego odpowiednio zróżnicowany receptor wrażeń świetlnych. Na zewnątrz nas, niezależnie od naszych wrażeń i zmysłów, istnieje jedynie materia w jej różnych formach jakościowych i ilościowych, która oddziałuje na narządy zmysłu człowieka, wywołując u niego określone wrażenia.”
    Zausznica Adam, Nauka o Barwie, PWN, Warszawa 2013, wydanie II, dodruk (©1959)
    (s. 17)

    Stąd najbliższy naszemu (tj. ludzkiemu) pojmowaniu barwy jest receptor, który opiera swoją budowę na działaniu naszego systemu wzrokowego (w ujęciu całościowym).
    Wszelki odbiór widma promieniowania elektromagnetycznego ma charakter raczej ilościowy niż jakościowy – „kolor” powstaje w naszych głowach.
    Żartobliwe acz całkowicie nienaukowe odniesienie do „Matrixa” jest tutaj nie od rzeczy ;)

    Pozdrawiam wszystkich, mając nadzieję, że nikogo nie uraziłem swoimi „wymądrzeniami” :)

  16. mikos
    mikos 19 listopada 2013, 14:39

    Zapomniałem dodać, że w astrofotografii często stosuje się różne techniki wizualizacyjne i służą one nie tyle do oddawania „fotograficznego” obrazu i takiego jaki widzi (mógłby zobaczyć) człowiek, ale po prostu do wizualnej interpretacji danych. Są to więc wizualizacje, a barwny świat przez nie ukazywany jest fikcyjny, wykreowany, choć i za razem uroczy :)

  17. hijax_pl
    hijax_pl 19 listopada 2013, 15:11

    W obserwowaniu gołym okiem gwiazd to po pierwsze biorą udział tylko pręciki a nie czopki. W ten sposób człowiek nie jest w stanie - nawet przez duże teleskopy - dostrzec kolorów. Co innego aparat foto, którego matryca "widzi" kolor niezależnie od intensywności strumienia światła...

  18. Paprycjusz
    Paprycjusz 19 listopada 2013, 16:01

    Technika dobrze znana w spektroskopii promieniowania wysokoenergetycznego, szacunek budzi rozdzielczość energetyczna i czasowa przy takich warunkach. Ciekawe jak jest z wielkością wzmacniaczy, analizatorów i czy występuje zjawisko "zapychania" kanałów.

  19. ryba_pila
    ryba_pila 19 listopada 2013, 16:25

    Ufff 1 Kelvin, to nawet ciekly hel trzeba pompowac, ja w w labie w pracy moge zejsc tylko do okolo 2 Kelvinow, nie porobie zdjec z tym sensorem :(

  20. Major
    Major 19 listopada 2013, 19:06

    @hijax.pl Mylisz się, kolory najjaśniejszych gwiazd możesz rozróżnić gołym okiem.

  21. ciekawus
    ciekawus 20 listopada 2013, 09:41

    Ze źródła "The ensemble is enclosed in a lens-topped Dewar jar cooled to 0.1 K." Nieźle.

Napisz komentarz

Komentarz można dodać po zalogowaniu.


Zaloguj się. Jeżeli nie posiadasz jeszcze konta zarejestruj się.