Nová holografická kamera vidí neviditelné věci s vysokou přesností
Výzkumníci z Northwestern University vynalezli novou kameru s vysokým rozlišením, která dokáže vidět neviditelné – včetně zákoutí a rozptylujících se médií, jako je kůže, mlha nebo dokonce lidská lebka, informuje server Phys.
Nová metoda se nazývá syntetická vlnová holografie a funguje tak, že nepřímo rozptyluje koherentní světlo na skryté objekty, které se pak opět rozptýlí a putuje zpět do kamery. Odtud algoritmus rekonstruuje rozptýlený světelný signál a odhalí skryté objekty. Díky vysokému časovému rozlišení má metoda potenciál zobrazovat i rychle se pohybující objekty, jako je například tlukot srdce přes hrudník nebo rychle jedoucí auta za rohem ulice.
Relativně nová oblast výzkumu zobrazování objektů za zákryty nebo rozptylovými médii se nazývá zobrazování bez přímé viditelnosti. V porovnání s příbuznými technologiemi zobrazování může severozápadní metoda rychle pořizovat snímky velkých oblastí v celém poli se submilimetrovou přesností. S touto úrovní rozlišení by výpočetní kamera mohla potenciálně zobrazovat skrz kůži a sledovat i ty nejmenší kapiláry při práci.
Metoda má zřejmý potenciál pro neinvazivní lékařské zobrazování, navigační systémy včasného varování pro automobily a průmyslovou inspekci v těsně uzavřených prostorách, ale výzkumníci věří, že potenciální aplikace jsou nekonečné.
„Naše technologie odstartuje novou vlnu zobrazovacích možností,“ řekl Florian Willomitzer z Northwesternu, první autor studie. „Naše současné prototypy senzorů používají viditelné nebo infračervené světlo, ale princip je univerzální a mohl by být rozšířen i na jiné vlnové délky. Stejnou metodu by bylo možné použít například na rádiové vlny pro výzkum vesmíru nebo podvodní akustické snímání. Lze ji použít v mnoha oblastech a my jsme se zatím jen poškrábali na povrchu.“
Foto: Florian Willomitzer/Univerzita Northwestern
Zachycení rozptýleného světla
Vidět za roh a zobrazit orgán uvnitř lidského těla se může zdát jako velmi odlišné výzvy, ale podle Willomitzera spolu ve skutečnosti úzce souvisejí. Obě se zabývají rozptylovými médii, v nichž světlo dopadá na objekt a rozptyluje se tak, že přímý obraz objektu již není vidět. „Pokud jste se někdy pokusili posvítit si baterkou přes ruku, pak jste tento jev zažili,“ řekl Willomitzer. „Na druhé straně ruky vidíte jasný bod, ale teoreticky by tam měl být stín, který vrhají kosti a který odhaluje strukturu kostí. Místo toho se světlo, které prochází kostmi, rozptýlí v tkáni do všech směrů a obraz stínu se zcela rozostří.“
Cílem je tedy zachytit rozptýlené světlo, aby bylo možné rekonstruovat vlastní informaci o době jeho cesty a odhalit tak skrytý objekt. To však představuje vlastní výzvu. „Nic není rychlejší než rychlost světla, takže pokud chcete měřit čas cesty světla s vysokou přesností, potřebujete extrémně rychlé detektory,“ řekl Willomitzer. „Takové detektory mohou být strašně drahé.“
Zdroj: phys.org