Holographesch Kamera verdeelt Liicht fir ronderëm Ecker ze gesinn

E Team vu Fuerscher vun der Northwestern University huet eng nei Héichopléisende Kamera erfonnt déi ronderëm d'Ecken an duerch Streuende Medien ka gesinn, wat alles vu Haut bis Niwwel ka sinn.

D'Fuerschung gouf den 18. November am Journal publizéiert Natur Kommunikatiouns. 

Déi nei Method gëtt synthetesch Wellelängtholographie genannt, an et verdeelt indirekt kohärent Liicht op verstoppte Objeten. Dat kohärent Liicht verstreet sech dann erëm ier se zréck an eng Kamera reest. 

De nächste Schrëtt ass fir en Algorithmus fir dat verspreet Liichtsignal ze rekonstruéieren fir déi verstoppt Objeten z'entdecken. Dës nei Method konnt och séier bewegt Objete bilden, sou wéi dat schloend Häerz duerch d'Këscht, dank senger héijer temporärer Opléisung.

Non-Line-of-Sight Imaging

Et gëtt en Numm fir dëst relativ neit Fuerschungsfeld, deen d'Objeten hannert verspreet Medien implizéiert: Net-Linn-of-Sight (NLoS) Imaging. Déi nei Method, déi vum Fuerschungsteam entwéckelt gouf, ka séier Vollfeldbiller vu grousse Flächen erfëllen, an et mécht dat mat extremer Präzisioun a Genauegkeet.

Wéinst dem héijen Niveau vun der Opléisung ass et eng Méiglechkeet fir d'Computatiounskamera ze bilden duerch d'Haut déi kleng Kapillaren ze gesinn.

Et gi vill potenziell Uwendungen fir dës Technologie, dorënner netinvasiv medizinesch Imaging. Et kéint och fir fréi Warnung Navigatiounssystemer fir Autoen an industriell Inspektioun an ageschlossene Plazen benotzt ginn.

De Florian Willomitzer ass den éischten Auteur vun der Fuerschung.

"Eis Technologie wäert eng nei Welle vu Bildungsfäegkeeten aleeden", sot de Willomitzer. "Eis aktuell Sensor Prototypen benotzen siichtbar oder Infrarout Liicht, awer de Prinzip ass universell a kéint op aner Wellelängten verlängert ginn. Zum Beispill kéint déiselwecht Method fir Radiowellen fir Weltraumfuerschung oder Ënnerwaasser akustesch Imaging applizéiert ginn. Et kann op vill Beräicher applizéiert ginn, a mir hunn nëmmen d'Uewerfläch gekräizt.

Laut Willomitzer sinn d'Bildgebung ronderëm en Eck an en Organ am mënschleche Kierper eigentlech zimlech ähnlech. 

"Wann Dir jeemools probéiert hutt eng Taschenlamp duerch Är Hand ze blénken, dann hutt Dir dëst Phänomen erlieft", sot de Willomitzer. "Dir gesitt en helle Fleck op der anerer Säit vun Ärer Hand, awer, theoretesch, sollt et e Schiet vun Äre Schanken ginn, déi d'Struktur vun de Schanken opdeckt. Amplaz gëtt d'Liicht, dat duerch d'Schanken passéiert, am Tissu an all Richtungen verstreet, an d'Schattenbild komplett verschwannen.

Interceptéiert Verstreet Liicht

Andeems Dir dat verstreete Liicht ofhëlt, kann déi inherent Informatioun iwwer seng Reeszäit rekonstruéiert ginn fir de verstoppte Objet z'entdecken.

"Näischt ass méi séier wéi d'Liichtgeschwindegkeet, also wann Dir d'Reeszäit vum Liicht mat héijer Präzisioun moosse wëllt, da braucht Dir extrem séier Detektoren", sot de Willomitzer. "Sou Detektore kënne schrecklech deier sinn."

Fir dës Erausfuerderung ze iwwerwannen, huet d'Team Liichtwellen aus zwee Laser fusionéiert fir eng synthetesch Liichtwelle ze generéieren déi speziell op holographesch Imaging a verschiddene Streuungsszenarien ugepasst ka ginn.

"Wann Dir dat ganzt Liichtfeld vun engem Objet an engem Hologramm erfaasse kënnt, da kënnt Dir déi dräidimensional Form vum Objet a senger Ganzheet rekonstruéieren", sot de Willomitzer. "Mir maachen dës holographesch Imaging ronderëm en Eck oder duerch Streueren - mat syntheteschen Wellen anstatt normale Liichtwellen."

Vu datt d'Liicht an riichter Weeër reest, erfuerdert den neien Apparat eng opak Barrière fir ronderëm d'Ecker ze gesinn. D'Liicht gëtt vun der Sensoreenheet emittéiert ier se vun der Barrière sprangen an den Objet ëm den Eck schloen. Et spréngt dann zréck op d'Barriär an zréck an den Detektor vun der Sensoreenheet.

"Et ass wéi wann mir eng virtuell computational Kamera op all Fernfläche planzen fir d'Welt aus der Perspektiv vun der Uewerfläch ze gesinn", sot de Willomitzer.

All dëst bedeit datt déi nei Technologie Endoskope fir medizinesch an industriell Imaging entweder ersetzen oder ergänzen. Duerch seng Notzung sinn flexibel Kameraen net méi gebraucht fir Ecken ze dréinen an duerch enk Plazen ze bewegen. Amplaz, synthetesch Wellelängt Holographie kéint Liicht benotzen fir ronderëm dës Ecker ze gesinn.