كاميرا هولوجرافية ت散ع الضوء لرؤية حول الزوايا

فريق من الباحثين في جامعة نورث وسترن اخترع كاميرا عالية الدقة يمكنها رؤية حول الزوايا ومن خلال الوسائط المتناثرة، والتي يمكن أن تكون أي شيء من الجلد إلى الضباب.

نشرت الأبحاث في 18 نوفمبر في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز.

الطريقة الجديدة تسمى هولوجرافيا الطول الموجي الاصطناعي، وتتشتت الضوء المتسق بشكل غير مباشر على الأجسام المخفية. ثم يتشتت الضوء المتسق مرة أخرى قبل السفر إلى الكاميرا.

الخطوة التالية هي خوارزمية لتحويل إشارة الضوء المتناثر لإظهار الأجسام المخفية. يمكن لهذه الطريقة الجديدة أيضًا التصوير للأجسام المتحركة بسرعة، مثل القلب النابض من خلال الصدر، بفضل دقتها الزمنية العالية.

تصوير خارج خط الرؤية

هناك اسم لحقل البحث هذا الذي يتضمن التصوير للأجسام خلف الوسائط المتناثرة: التصوير خارج خط الرؤية. يمكن للطريقة الجديدة التي طورها فريق البحث التقاط صور كاملة الحقل لمناطق كبيرة بسرعة، ويفعل ذلك بدقة وضبط كبيرين.

نظرًا لمستوى الدقة العالي، هناك إمكانية للكاميرا الحاسوبية لتصوير من خلال الجلد لرؤية الأوعية الدموية الصغيرة.

هناك العديد من التطبيقات المحتملة لهذه التقنية، بما في ذلك التصوير الطبي غير الغازي. يمكن استخدامها أيضًا لأنظمة الإنذار المبكر للملاحة في السيارات والفحص الصناعي في المساحات المحصورة.

فلوريان ويلوميتزر هو المؤلف الأول للبحث.

“ستجلب تقنيتنا موجة جديدة من قدرات التصوير،” قال ويلوميتزر. “تستخدم نماذج مستشعرنا الحالية الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء، ولكن المبدأ عالمي ويمكن توسيعه إلى أطوال موجية أخرى. على سبيل المثال، يمكن تطبيق نفس الطريقة على الموجات الراديوية لاستكشاف الفضاء أو التصوير الصوتي تحت الماء. يمكن تطبيقها على العديد من المجالات، ولنا فقط لمس السطح.”

وفقًا لويلوميتزر، فإن التصوير حول زاوية وجسم داخلي في الجسم البشري في الواقع متشابهان.

“إذا كنت قد حاولت يومًا توجيه ضوء كشاف من خلال يدك، فقد خبرت هذه الظاهرة،” قال ويلوميتزر. “ترى نقطة ساطعة على الجانب الآخر من يدك، ولكن من الناحية النظرية، يجب أن يكون هناك ظل مخفى بواسطة عظامك، مما يكشف عن هيكل العظام. ومع ذلك، يتناثر الضوء الذي يمر عبر العظام في جميع الاتجاهات داخل الأنسجة، مما يؤدي إلى طمس صورة الظل تمامًا.”

التقاط الضوء المتناثر

من خلال التقاط الضوء المتناثر، يمكن إعادة بناء المعلومات المتأصلة عن وقت سفره لإظهار الجسم المخفي.

“لا شيء أسرع من سرعة الضوء، لذلك إذا كنت تريد قياس وقت سفر الضوء بدقة عالية، ف THEN تحتاج إلى مستشعرات非常 سريعة،” قال ويلوميتزر. “يمكن أن تكون هذه المستشعرات باهظة الثمن.”

لتجاوز هذا التحدي، قام الفريق بدمج موجات الضوء من ليزرين لإنشاء موجة ضوئية اصطناعية يمكن تعديلها خصيصًا للتصوير الهولوجرافي في سيناريوهات تشتت مختلفة.

“إذا كنت تستطيع التقاط مجال الضوء الكامل لجسم في هولوجرام، يمكنك إعادة بناء شكل الجسم ثلاثي الأبعاد بالكامل،” قال ويلوميتزر. “نفعل ذلك التصوير الهولوجرافي حول زاوية أو من خلال المتناثرين – باستخدام الموجات الاصطناعية بدلاً من موجات الضوء العادية.”

نظرًا لأن الضوء يسافر في مسارات مستقيمة، تتطلب الجهاز الجديد حاجزًا غير منفذ للرؤية حول الزوايا. يُرسل الضوء من وحدة المستشعر قبل انعكاسه على الحاجز وضربه على الجسم حول الزاوية. ثم يعود إلى الحاجز ويدخل مرة أخرى إلى مستشعر الوحدة.

“مثلنا نزرع كاميرا حاسوبية افتراضية على كل سطح بعيد لرؤية العالم من منظور السطح،” قال ويلوميتزر.

كل هذا يعني أن التكنولوجيا الجديدة يمكن أن تحل محل أو تعزز المناظير الطبية والصناعية. من خلال استخدامها، لا تحتاج الكاميرات المرنة إلى الدوران حول الزوايا والحركة من خلال المساحات الضيقة. بدلاً من ذلك، يمكن للهولوجرافيا الطول الموجي الاصطناعي استخدام الضوء لرؤية حول هذه الزوايا.