Die heliCam wird weltweit von Forschungsgruppen eingesetzt, um extrem kleine Signaländerungen auch unter anspruchsvollen Bedingungen sichtbar zu machen. Drei aktuelle Veröffentlichungen zeigen, wie Lock-in-Bildgebung neue Wege in Biometrie, Quanten-Sensorik und Feld-/Signal-Imaging ermöglicht.
Robust hyperspektral messen trotz Umgebungslicht: Remote-Biometrie (PPG, SpO₂, BP/ECG-Rekonstruktion)
Ein Team der University of Wisconsin–Madison zeigt ein Lock-in-Kamera-basiertes hyperspektrales Framework, das wellenlängenspezifische Beleuchtung moduliert und die Detektion synchronisiert. Dadurch werden Umgebungslichtschwankungen stark unterdrückt – ein zentraler Schwachpunkt klassischer Hyperspektral-Systeme. In der Validierung für Photoplethysmographie (rPPG) werden Herzfrequenzen mit <3 bpm Fehler geschätzt; zusätzlich wird mit Dual-Wavelength-Beleuchtung (660/940 nm) SpO₂-Dynamik mit <3% Maximalfehler extrahiert. Aus den hochqualitativen Signalen rekonstruieren die Autoren per ML sogar Blutdruck- und ECG-Merkmale.
Diamond-Sensorik: Detuning-unempfindliches Wide-Field Imaging von Vektor-Mikrowellenfeldern
Forscher am Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences präsentieren eine Methode zur schnellen Abbildung von Mikrowellenfeldern mit NV-Zentren in Diamant, die robust gegen Detuning (z. B. durch Temperatur-/Magnetfeldschwankungen) ist. Statt Rabi-Oszillationen nutzen sie Power-Broadening (Linienverbreiterung) in ODMR und detektieren die differentiellen Änderungen via Lock-in-Prinzip (Amplitude-Modulation + Demodulation). Demonstriert wird Wide-Field Imaging eines Mikro-Antennen-Feldes mit ~800 nm Auflösung, inklusive Vektor-Rekonstruktion über mehrere NV-Achsen und guter Linearität über einen großen Dynamikbereich.
Quantum SiC Microscope: Elektrische Signale & Strom-induzierte Magnetfelder bildgebend erfassen
Ein Team am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und der Technische Universität Dresden demonstriert erstmals einen Quantum Silicon Carbide Microscope (QSiCM) auf Basis von Silizium-Vakanzen in 4H-SiC. Die Plattform nutzt Lock-in-Detektion, um Magnetfelder aus elektrischen Strömen räumlich aufzulösen. Berichtet werden u. a. 50 ms Zeitauflösung, ~30 µm räumliche Auflösung und eine Sensitivität von ~2 µT Hz⁻¹ pro Pixel. Zusätzlich zeigen die Autoren eine Dual-Frequency-Messstrategie zur besseren Robustheit gegenüber Temperatur-/Strain-Einflüssen sowie einen vereinfachten mikrowellenfreien Imaging-Modus über Spin-Level-Anticrossing.
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Die drei Publikationen zeigen exemplarisch, wie Lock-in-Bildgebung mit der heliCam in der Forschung ganz unterschiedliche Signalquellen (biomedizinische Optik, Quanten-/Diamant- und SiC-Sensorik, Feld- und Signal-Imaging) robust, flächig und mit hoher Störlicht-Unterdrückung zugänglich macht – und damit neue Messkonzepte in innovativer Sensorik ermöglicht.
Weitere Veröffentlichungen rund um die heliCam (laufend ergänzt): heliCam_papers
Mehr über Forschung & Anwendungen mit Lock-in-Bildgebung: forschung_C4