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1. 发明专利

JP2014531032A 時間分解単一光子又は極微弱光多次元イメージングスペクトルシステム及び方法有权
标题翻译：时间分辨单光子或极弱的光多维成像光谱系统和方法
公开(公告)号：JP2014531032A
公开(公告)日：2014-11-20
申请号：JP2014537455
申请日：2012-05-14
申请人：センターフォースペースサイエンスアンドアプライドリサーチ、チャイニーズアカデミーオブサイエンスズCenter For Space Science And Applied Research, Chinese Academy Of Sciences , センターフォースペースサイエンスアンドアプライドリサーチ、チャイニーズアカデミーオブサイエンスズCenter For Space Science And Applied Research, Chinese Academy Of Sciences
发明人：チャイ，ガンジェ , ユー，ウェンカイ , リュー，セツホウ , ヤオ，シュリ , ワン，チャオ , サン，ツィビン
IPC分类号： G01N21/27 , G01J3/36
CPC分类号： G01N21/255 , G01J1/0414 , G01J1/4228 , G01N21/17 , G01N21/6456 , G01S7/4816 , G01S7/486 , G01S17/89 , G02B26/0833 , H03K21/38
摘要：本発明は、時間分解単一光子又は極微弱光多次元イメージングスペクトルシステム及び方法を提供しており、一方、粗略の時間分解を実現するために本発明は時間分解単一光子計数二次元イメージングシステムを提供し、カラー又は灰色画像のイメージングに用いられ、なお、高精度時間分解を実現するために、本発明が提供した多次元イメージングのシステムは主に光源、イメージングスペクトル測定ユニット、電気検出ユニット、システム制御ユニット、アルゴリズムユニットからなり、物体情報を載せる光を空間光変調器にイメージングし、圧縮センシング理論によりそれに対してランダム変調し、且つ点及び配列単一光子検出器を用いて格子射出光を収集し、同時に光子数及び光子到達時間を記録し、圧縮センシングアルゴリズムとイメージングスペクトル関連アルゴリズムを用いて再構成し、単一光子検出感度、高空間時間解像度、広いスペクトル範囲を有し、単細胞生物物理学、材料欠陥の検出などの多くの新たなハイテク産業分野に広く応用することができる。【選択図】図5
摘要翻译：本发明中，时间分辨单光子或极提供一个弱的光多维成像光谱系统和方法，在另一方面，在本发明中为了实现时间分解粗略时间分辨单光子计数二维摄像提供了一种系统，用于彩色或灰度图像的成像中，为了实现高精度的时间分辨率，由本发明提供的多方位成像系统主要的光源，成像光谱测量单元，电检测单元时，系统控制单元由算法单元和成像光把对象信息发送到空间光调制器，并在由此压缩感知理论随机调制，和使用点和序列的单光子检测器光栅发射的光物收集，同时记录光子数和光子的到达时间，并压缩感测算法与成像频谱相关联的算法，单个光子的检测灵敏度，高时空分辨率的重构，具有广泛的光谱范围内，单细胞生物物理学，广泛地应用到许多新的高技术领域如检测材料缺陷的它可以。点域5

5. 发明专利

JP2014520268A Extremely weak light multi-spectral imaging method and system 有权
公开(公告)号：JP2014520268A
公开(公告)日：2014-08-21
申请号：JP2014516173
申请日：2012-04-23
申请人：センターフォースペースサイエンスアンドアプライドリサーチ、チャイニーズアカデミーオブサイエンスズCenter For Space Science And Applied Research, Chinese Academy Of Sciences
发明人：チャイ，ガンジェ , ドゥー，ケンミン , ワン，チャオ , ユー，ウェンカイ
IPC分类号： G01N21/76 , G01N21/17 , G01N21/64 , G01N21/78
CPC分类号： H04N5/30 , A61B5/0075 , G01J1/42 , G01J3/2803 , G01J3/2823 , G01J2001/442 , G01J2003/2826 , G01N21/6452 , G01N21/763
摘要：【課題】極めて弱い光マルチスペクトルイメージング方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】各反応周波数帯の単一光子検知装置をリニアアレイに配置し、分光技術と組合わせれば、極めて弱い光対象のマルチスペクトル二次元イメージングを実現できる。極めて弱い光マルチスペクトル二次元イメージングシステムは圧縮センシング理論とＤＬＰ技術を採用し、単一光子検知装置のリニアアレイを検知素子とし、高解像質の光学変調を実現した。前記極めて弱い光マルチスペクトル二次元イメージングシステムは、フィルター（６）と、第１のレンズ（１）と、ＤＭＤ制御システム（７）と、第２のレンズ（２）と、分光光度計（３）と、異なる反応波長の単一光子検知装置によって構成された単一光子検知装置のリニアアレイ（４）と、中央処理手段（５）とを備える。その感度は単一光子レベルに達することができる。本発明は生物自発光、医療診断、物質の非破壊分析、天文観測、国防軍事、スペクトル測量、量子電子工学などの分野に応用できる。
【選択図】図１

6. 发明专利

JP2014512540A Single photon counting imaging system and method 有权
公开(公告)号：JP2014512540A
公开(公告)日：2014-05-22
申请号：JP2014506741
申请日：2012-04-23
申请人：センターフォースペースサイエンスアンドアプライドリサーチ、チャイニーズアカデミーオブサイエンスズCenter For Space Science And Applied Research, Chinese Academy Of Sciences
发明人：チャイ，ガンジェ , ドゥー，ケンミン , ワン，チャオ , ユー，ウェンカイ
IPC分类号： G01J1/42
CPC分类号： G01J1/44 , G01J1/0414 , G01J1/42 , G01J2001/442
摘要：【課題】単一光子計数イメージングシステム及び方法を提供する。
【解決手段】単一光子計数イメージングシステムは、フィルターと、第１のレンズ（１）と、ＤＭＤ制御システムと、第２のレンズ（２）と、単一光子計数装置と、データ処理手段とを備え、ＤＭＤは前記第１のレンズ（１）と前記第２のレンズ（２）とを組合わせ、二次元画像データを一次元データ序列に転化させ、被測定信号の圧縮サンプリングを完成させるためのものであり、前記フィルターによって極めて弱い光の雑光を除去し、前記第１のレンズ（１）を通して前記ＤＭＤ制御システムに画像を形成し、光子が前記第２のレンズ（２）までに反射される確率を前記ＤＭＤ制御システムで制御し、前記第２のレンズ（２）によって光子のピント合わせを制御し、前記データ処理手段は前記単一光子計数装置と組合わせてスパース再構成を完成させ、測量値と前記ＤＭＤ制御システムにおける測量マトリックスにより、最適化方法で光子密度画像を再構成して二次元画像を求め、前記測量値は、前記単一光子計数装置が一定時間内で光子に対して計数を行い、検知された光子数に換算する確率である。
【選択図】図１

7. 发明授权

EP2685227B1 SINGLE PHOTON-COUNTING IMAGING SYSTEM AND METHOD THEREOF 有权
公开(公告)号：EP2685227B1
公开(公告)日：2018-10-10
申请号：EP12776896.8
申请日：2012-04-23
申请人： Center For Space Science And Applied Research, Chinese Academy of Sciences
发明人： ZHAI, Guangjie , DU, Keming , WANG, Chao , YU, Wenkai
IPC分类号： G01J11/00 , G01J1/04 , G01J1/42
CPC分类号： G01J1/44 , G01J1/0414 , G01J1/42 , G01J2001/442
摘要： The invention relates to a single-photon counting imaging system and a single-photon counting imaging method. The system comprises a light filter, a first lens (1), a digital micro-mirror device (DMD) control system, a second lens (2), a single-photon counter and a data processing unit, wherein the DMD together with the first lens (1) and the second lens (2), is used for converting two-dimensional image data into a one-dimensional sequence to complete compressive sampling of signals to be measured; the stray light in the ultra-weak light is filtered through the light filter, after which the ultra-weak light forms an image at the DMD control system through the first lens (1), the DMD control system controls the probability that photons are reflected to the second lens (2) and the second lens (2) controls the focusing of the photons; and the data processing unit together with the single-photon counter to complete sparse reconstruction, the data processing unit converts the number of photons counted by the single-photon counter within a certain period of time into the probability of detected photon counts, as the measured value, and a photon density image is reconstructed by adopting an optimization algorithm applied to a measurement matrix on the DMD control system and the measured value, thereby solving out the two-dimensional image.

8. 发明公开

EP2755327A1 TIME-RESOLVED SINGLE-PHOTON OR ULTRA-WEAK LIGHT MULTI-DIMENSIONAL IMAGING SPECTRUM SYSTEM AND METHOD 审中-公开
标题翻译： FOR TIME图片系统和方法解出的单光子或超弱光多维的一个范围
公开(公告)号：EP2755327A1
公开(公告)日：2014-07-16
申请号：EP12843969.2
申请日：2012-05-14
申请人： Center For Space Science And Applied Research, Chinese Academy of Sciences
发明人： ZHAI, Guangjie , YU, Wenkai , LIU, Xuefeng , YAO, Xuri , WANG, Chao , SUN, Zhibin
IPC分类号： H03K21/00
CPC分类号： G01N21/255 , G01J1/0414 , G01J1/4228 , G01N21/17 , G01N21/6456 , G01S7/4816 , G01S7/486 , G01S17/89 , G02B26/0833 , H03K21/38
摘要： The invention provides a time-resolved single-photon or ultra-weak light multi-D imaging spectral system and a time-resolved single-photon or ultra-weak light multi-D imaging spectral method. On the one hand, in order to realize rough time resolution, the invention provides a time-resolved single-photon counting 2D imaging system for forming color or grey imaging. Moreover, in order to realize high-precision time resolution, the multi-D imaging system provided in the invention mainly comprises a light source, an imaging spectral measurement unit, an electric detection unit, a system control unit and an algorithm unit, wherein the light carrying the information of an object is imaged on a spatial light modulator and randomly modulated according to the compressed sensing theory, the emergent light of a grating is collected by using a point or array single-photon detector, meanwhile, the number of photons and the photon arrival time are recorded, and reconstruction is carried out by using the compressed sensing algorithm and the related algorithm of the spectral imaging. The system has the advantages of single-photon detection sensitivity, high time resolution and wide spectral range, and can be widely applied in the areas of numerous new high-tech industries such as unicellular biophysics and material defect detection.
摘要翻译：本发明提供一种时间分辨的单光子或极弱光多光谱成像; D系统和时间分辨单光子或极弱光多-D成像的光谱方法。在一方面，为了实现粗略的时间分辨率，本发明提供用于形成彩色或灰色成像的时间分辨单光子计数2D成像系统。更完了，为了实现高精度的时间分辨率，在本发明提供的多-D成像系统主要包括上光谱测量机构，拍摄到电检测单元，系统控制单元和算法单元，worin所涉及的光源光承载的物体的信息被成像在一个空间光调制器和随机调制雅丁到压缩传感理论，光栅的出射光，通过使用点或阵列单光子探测器收集，同时，光子的数量和光子到达时间被记录，并且重建，通过使用压缩传感算法和光谱成像的相关算法执行。该系统具有单光子探测灵敏度，高的时间分辨率和宽的光谱范围的优点，并且可以在许多新的高科技产业等领域得到广泛应用：如单细胞生物物理学和材料缺陷检测。

9. 发明公开

EP2728324A1 MULTI-SPECTRAL IMAGING METHOD FOR ULTRAWEAK PHOTON EMISSION AND SYSTEM THEREOF 审中-公开
标题翻译：多媒体技术ABBILDUNGSVERFAHRENFÜRULTRASCHWACHE PHOTONENEMISSION UND SYSTEM DAMIT
公开(公告)号：EP2728324A1
公开(公告)日：2014-05-07
申请号：EP12802420.5
申请日：2012-04-23
申请人： Center For Space Science And Applied Research, Chinese Academy of Sciences
发明人： ZHAI, Guangjie , DU, Keming , WANG, Chao , YU, Wenkai
IPC分类号： G01J3/36 , G01J3/28 , G01J3/12 , G01J3/51
CPC分类号： H04N5/30 , A61B5/0075 , G01J1/42 , G01J3/2803 , G01J3/2823 , G01J2001/442 , G01J2003/2826 , G01N21/6452 , G01N21/763
摘要： The invention relates to an ultra-weak light multispectral imaging method and an ultra-weak light multispectral imaging system, which can realize multispectral two-dimensional imaging of an ultra-weak light object by constituting a linear array from single-photon detectors of all response wavelengths and combining it with light-splitting technology. The ultra-weak light multispectral two-dimensional imaging system realizes high-resolution optical modulation by adopting the compressive sensing (CS) theory and the digital light processing (DLP) technology and using a linear array single-photon detector as a detection element; the ultra-weak light multispectral two-dimensional imaging system comprises a light filter (6), a first lens (1), a DMD control system (7), a second lens (2), a spectrophotometer (3), a linear array single-photon detector(4) consisting of a plurality of single-photon detectors with different response wavelengths, and a central processing unit (5); and the sensitivity of the system can reach the single-photon level. The invention can be widely applied in the fields of biological self-illumination, medical diagnosis, nondestructive material analysis, astronomical observation, national defense and military, spectral measurement, quantum electronics and the like.
摘要翻译：本发明涉及超弱光多光谱成像方法和超弱光多光谱成像系统，其可以通过从所有响应的单光子检测器构成线性阵列来实现超弱光物体的多光谱二维成像波长并结合光分解技术。超弱光多光谱二维成像系统采用压缩感知（CS）理论和数字光处理（DLP）技术实现高分辨率光调制，并采用线性阵列单光子检测器作为检测元件; 超弱光多光谱二维成像系统包括光滤波器（6），第一透镜（1），DMD控制系统（7），第二透镜（2），分光光度计（3），线性阵列由具有不同响应波长的多个单光子检测器组成的单光子检测器（4）和中央处理单元（5）; 并且系统的灵敏度可以达到单光子水平。本发明可广泛应用于生物自照射，医疗诊断，无损材料分析，天文观测，国防军事，光谱测量，量子电子等领域。

10. 发明公开

EP2685227A1 SINGLE PHOTON-COUNTING IMAGING SYSTEM AND METHOD THEREOF 审中-公开
标题翻译：单光子计数成像系统及其方法
公开(公告)号：EP2685227A1
公开(公告)日：2014-01-15
申请号：EP12776896.8
申请日：2012-04-23
申请人： Center For Space Science And Applied Research, Chinese Academy of Sciences
发明人： ZHAI, Guangjie , DU, Keming , WANG, Chao , YU, Wenkai
IPC分类号： G01J11/00
CPC分类号： G01J1/44 , G01J1/0414 , G01J1/42 , G01J2001/442
摘要： The invention relates to a single-photon counting imaging system and a single-photon counting imaging method. The system comprises a light filter, a first lens (1), a digital micro-mirror device (DMD) control system, a second lens (2), a single-photon counter and a data processing unit, wherein the DMD together with the first lens (1) and the second lens (2), is used for converting two-dimensional image data into a one-dimensional sequence to complete compressive sampling of signals to be measured; the stray light in the ultra-weak light is filtered through the light filter, after which the ultra-weak light forms an image at the DMD control system through the first lens (1), the DMD control system controls the probability that photons are reflected to the second lens (2) and the second lens (2) controls the focusing of the photons; and the data processing unit together with the single-photon counter to complete sparse reconstruction, the data processing unit converts the number of photons counted by the single-photon counter within a certain period of time into the probability of detected photon counts, as the measured value, and a photon density image is reconstructed by adopting an optimization algorithm applied to a measurement matrix on the DMD control system and the measured value, thereby solving out the two-dimensional image.
摘要翻译：单光子计数成像系统和单光子计数成像方法本发明涉及单光子计数成像系统和单光子计数成像方法。该系统包括滤光片，第一透镜（1），数字微镜器件（DMD）控制系统，第二透镜（2），单光子计数器和数据处理单元，其中DMD与第一透镜（1）和第二透镜（2）用于将二维图像数据转换为一维序列，完成待测信号的压缩采样; 超弱光中的杂散光通过滤光器被过滤，然后超弱光通过第一透镜（1）在DMD控制系统处形成图像，DMD控制系统控制光子被反射的概率到第二透镜（2）和第二透镜（2）控制光子的聚焦; 并且数据处理单元与单光子计数器一起完成稀疏重建时，数据处理单元将由单光子计数器在特定时间段内计数的光子的数量转换为检测到的光子计数的概率，如所测量的值，并通过采用应用于DMD控制系统上的测量矩阵的优化算法和测量值来重建光子密度图像，从而解出二维图像。

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