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經濟部核准七家中小企業 擴大投資34億元 17:32

數位光學突破 中大光電研發出微型化取像系統

2020-09-07 13:48經濟日報 曹松清

中央大學光電系講座教授孫慶成(左)與助理教授余業緯(右)攜手合作,發展出一個新穎...
中央大學光電系講座教授孫慶成(左)與助理教授余業緯(右)攜手合作,發展出一個新穎的微型化取像系統,解析度可達「微米」等級。 中央大學/提供
想像一下,未來我們使用的智慧型手機照相功能,除美照之外,也可望具有科學的顯微鏡功能,讓細菌病毒的威脅無所遁形。

由中央大學光電中心與光電系共同發展出一個新穎的微型化取像系統,在沒有使用到任一個透鏡之下,解析度可達「微米」等級,相當頭髮的30分之一。成果刊登在新一期出刊的國際期刊《科學報導 (Scientific Reports)》上,受到國際矚目。

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中央大學光電系講座教授孫慶成表示,該技術的成像機制與傳統的透鏡成像機制完全不同,光感測器不再是傳統照片的影像,而是帶有特殊資訊的紋路,經過電腦的數位計算,拍攝物體的形貌可以被還原,能將數位與光學作完美結合,可謂「數位光學」領域的新突破。

中央大學光電系理教授余業緯應用領先的體積全像光學元件技術,製作出非典型光學元件,...
中央大學光電系理教授余業緯應用領先的體積全像光學元件技術,製作出非典型光學元件,使光學系統的體積大幅地縮小,並可切換放大率。 中央大學/提供

孫慶成指出,「數位光學」正在形成一股新的風潮,只要光感測器可以獲得有效的資訊,哪怕是雜亂的紋路,都可以用理論計算來還原出被測的物體。這項技術的優點是,可以擺脫傳統成像光學的束縛,以更輕薄短小的體積來完成,若將數位光學與手持式裝置結合,可望成為IT產業下一代光學技術的重點。

文章的第一作者中央大學光電系助理教授余業緯也說,中大所發展的無透鏡顯微鏡,不只採用數位光學計算技術,也應用了中大領先的體積全像光學元件技術,可以製作出非典型光學元件,以取代傳統複雜的透鏡,使得光學系統的體積大幅地縮小,現階段可應用在工業檢測上。

余業緯指出,傳統顯微鏡有對焦問題,若要拍攝細菌病毒等微小物質,可能會因為它游走至其它深度而失焦,數位全像的優點在於,一經取像之後,就可計算還原出被拍攝物體的3D影像。中大研究團隊未來的研究將持續精進攝像的解析度與將體積縮減至一個小平板外,也將附加更多的可調式功能,在結合手持式裝置上的潛力無窮。或許不久的將來,人們可藉由身上的智慧型手機,進行相當專業的取像,檢測出身邊物體的細菌或是病毒,以遠離病原威脅。

該研究的可貴性,在於在沒有使用到任一個透鏡之下,解析度可達「微米」等級,相當頭髮...
該研究的可貴性,在於在沒有使用到任一個透鏡之下,解析度可達「微米」等級,相當頭髮的30分之一。 中央大學/提供

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