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拍到視野以外畫面─飛秒成像技術

103/01/15 7429

何懷嵩｜世新大學廣播電視電影學系

飛秒(femto second)是種無法想像的瞬間，一種超級快的感覺，一飛秒也稱毫微微秒，寫法是10−15秒，兆分之一秒。這樣非常快速的瞬間，不只是人的眼睛無法看到，光學顯微鏡也看不到，光學顯微鏡受限於可見光的波長，僅能到到微米的解析度，若要看到奈米或更小的結構變化，就要使用X光，因為X光波長與原子接近。

MIT媒體實驗室教授Ramesh Raskar的飛秒成像研究團隊，就是用可見光子，來觀察光子在飛秒間的快速移動。目前展示的飛秒成像，已經是可在兆(億萬)分之一秒中，形成影像的一種新型成像技術，這個技術有可能被用來看到躲藏在拐彎處的東西，或者在不用X光機的情況下透視身體內部器官。

飛秒成像是一種新的照相技術，這種技術快到可以捕捉到光的運動，如一道光束般的光子僅僅就幾毫米寬，光子行進的速度就像子彈一樣，但是比子彈的速度快一百萬倍，拍攝到光子的移動，就能看到光子遇到物體，再折射回照相機的影像。

飛秒成像最神奇的在於，利用光行走的時間差別，看到光的折返所形成的影像；實驗團隊把光照相機的光子打在門前白板，除了直接折射的光，有些光會折射進入房間，並把房間的景象反射回門前白板，然後進入相機，成像裝置利用不同的時間抵達相機的光子，看到房間內影像。

未來，透過這種技術，汽車駕駛可以看到道路另外一端逐漸靠近的車輛，在可視距離外，就能先「看」到，提前應變；透過「飛秒相機」，可以掃描到「看不到」的元素，經過光穿透檢視，能判斷水果的不同成分的反射，未來到超市，不用摸，透過掃瞄水果，就知道哪個番茄是成熟的。

在醫學上，可製造「光」移動的飛秒成像透視儀器，將光子在身體內部的轉彎過程中記錄下來，觀察眼睛所看不到的東西，不用Ｘ光就能看透身體的結構，像是彎曲的腸道、食道、胃道等，快速掌握醫療保健的診斷資訊。當然，光的射線皆有輻射問題，如何在血液與組織中，安全且無副作用的運作，也是醫療應用所面臨的挑戰。

飛秒成像觀察光子在飛秒之間的快速移動，未來各種用飛秒成像所研發的相機，紀錄並判斷光子的移動、光子反射或折射所產生的影像，將會在各個領域展現不同的應用方式，各種有趣且極具前瞻性的拍攝設備。(本文由國科會補助「新媒體科普實作計畫─以農學、環保、應用科學、數位學習和藝術領域為例」執行團隊撰稿)

責任編輯：蔡美瑛｜世新大學廣播電視電影學系

飛秒成像(2)

拍到視野以外畫面─飛秒成像技術

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