การดูแลสุขภาพ
กล้องโฮโลแกรมกระจายแสงเพื่อดูรอบ ๆ มุม
ทีมนักวิจัยจาก Northwestern University ได้คิดค้นกล้องความละเอียดสูงตัวใหม่ที่สามารถมองเห็นได้รอบมุมและผ่านสื่อที่กระจัดกระจาย ซึ่งอาจเป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่ผิวหนังไปจนถึงหมอก
งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายนในวารสาร การสื่อสารธรรมชาติ.
วิธีการใหม่นี้เรียกว่าโฮโลแกรมความยาวคลื่นสังเคราะห์ และจะกระจายแสงที่สอดคล้องกันทางอ้อมไปยังวัตถุที่ซ่อนอยู่ จากนั้นแสงที่เชื่อมโยงกันจะกระจายอีกครั้งก่อนที่จะเดินทางกลับไปยังกล้อง
ขั้นตอนต่อไปคืออัลกอริธึมเพื่อสร้างสัญญาณไฟที่กระจัดกระจายเพื่อเปิดเผยวัตถุที่ซ่อนอยู่ วิธีการใหม่นี้ยังสามารถถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนไหวเร็ว เช่น หัวใจที่เต้นถึงหน้าอกได้ด้วย เนื่องจากมีความละเอียดสูง
การถ่ายภาพแบบไม่อยู่ในแนวสายตา
มีชื่อสำหรับสาขาการวิจัยที่ค่อนข้างใหม่ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุการถ่ายภาพที่อยู่หลังสื่อที่กระจัดกระจาย: การถ่ายภาพแบบ non-line-of-sight (NLoS) วิธีการใหม่ที่พัฒนาโดยทีมวิจัยสามารถจับภาพเต็มฟิลด์ของพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว และทำได้ด้วยความแม่นยำและเที่ยงตรงสูง
ด้วยความละเอียดสูง จึงมีความเป็นไปได้ที่กล้องคอมพิวเตอร์จะถ่ายภาพผ่านผิวหนังให้เห็นเส้นเลือดฝอยเล็กๆ
เทคโนโลยีนี้มีการใช้งานที่เป็นไปได้มากมาย รวมถึงการถ่ายภาพทางการแพทย์ที่ไม่รุกล้ำ นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับระบบนำทางเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับรถยนต์และการตรวจสอบอุตสาหกรรมในพื้นที่จำกัด
Florian Willomitzer เป็นผู้เขียนงานวิจัยคนแรก
“เทคโนโลยีของเราจะนำคลื่นลูกใหม่ของความสามารถในการถ่ายภาพ” วิลโลมิทเซอร์กล่าว “ต้นแบบเซ็นเซอร์ปัจจุบันของเราใช้แสงที่มองเห็นได้หรือแสงอินฟราเรด แต่หลักการนี้เป็นสากลและสามารถขยายไปยังความยาวคลื่นอื่นได้ ตัวอย่างเช่น อาจใช้วิธีเดียวกันนี้กับคลื่นวิทยุสำหรับการสำรวจอวกาศหรือการถ่ายภาพเสียงใต้น้ำ ใช้ได้กับหลายพื้นที่และเราขูดพื้นผิวเท่านั้น”
Willomitzer กล่าวว่าการถ่ายภาพรอบมุมและอวัยวะภายในร่างกายมนุษย์นั้นค่อนข้างคล้ายกัน
“ถ้าคุณเคยลองส่องไฟฉายผ่านมือ แสดงว่าคุณเคยประสบกับปรากฏการณ์นี้” วิลโลมิทเซอร์กล่าว “คุณเห็นจุดสว่างที่อีกด้านของมือ แต่ตามทฤษฎีแล้ว กระดูกของคุณควรจะมีเงาทอดลงมา ซึ่งเผยให้เห็นโครงสร้างของกระดูก แต่แสงที่ผ่านกระดูกจะกระจายไปในเนื้อเยื่อทุกทิศทาง ทำให้ภาพเงามืดไปหมด”
การสกัดกั้นแสงที่กระจัดกระจาย
โดยการสกัดกั้นแสงที่กระจัดกระจาย ข้อมูลโดยธรรมชาติเกี่ยวกับเวลาในการเดินทางจะถูกสร้างขึ้นใหม่เพื่อเปิดเผยวัตถุที่ซ่อนอยู่
“ไม่มีอะไรเร็วไปกว่าความเร็วแสง ดังนั้นหากคุณต้องการวัดเวลาเดินทางของแสงด้วยความแม่นยำสูง คุณต้องมีเครื่องตรวจจับที่เร็วมาก” Willomitzer กล่าว “เครื่องตรวจจับดังกล่าวอาจมีราคาแพงมาก”
เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ ทีมงานได้ผสานรวมคลื่นแสงจากเลเซอร์สองตัวเพื่อสร้างคลื่นแสงสังเคราะห์ที่สามารถปรับให้เหมาะกับการถ่ายภาพโฮโลแกรมโดยเฉพาะในสถานการณ์การกระเจิงที่แตกต่างกัน
“ถ้าคุณสามารถจับภาพสนามแสงทั้งหมดของวัตถุในโฮโลแกรมได้ คุณจะสามารถสร้างรูปร่างสามมิติของวัตถุขึ้นมาใหม่ได้ทั้งหมด” วิลโลมิทเซอร์กล่าว “เราทำการถ่ายภาพโฮโลแกรมรอบมุมหรือผ่านตัวกระจายแสง โดยใช้คลื่นสังเคราะห์แทนคลื่นแสงปกติ”
เนื่องจากแสงเดินทางเป็นเส้นตรง อุปกรณ์ใหม่จึงต้องการแผงกั้นทึบแสงเพื่อให้มองเห็นได้รอบมุม แสงจะปล่อยออกมาจากชุดเซ็นเซอร์ก่อนที่จะกระดอนออกจากสิ่งกีดขวางและกระทบกับวัตถุที่อยู่รอบมุม จากนั้นจะเด้งกลับไปที่สิ่งกีดขวางและกลับเข้าไปในตัวตรวจจับของชุดเซ็นเซอร์
“มันเหมือนกับว่าเราสามารถติดกล้องคำนวณเสมือนจริงไว้บนพื้นผิวที่ห่างไกลทุกแห่งเพื่อมองเห็นโลกจากมุมมองของพื้นผิว” วิลโลมิทเซอร์กล่าว
ทั้งหมดนี้หมายความว่าเทคโนโลยีใหม่นี้สามารถใช้แทนหรือเสริมกล้องเอนโดสโคปสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์และอุตสาหกรรม จากการใช้งาน กล้องที่ปรับเปลี่ยนได้จึงไม่จำเป็นอีกต่อไปในการเลี้ยวมุมและเคลื่อนผ่านพื้นที่จำกัดอีกต่อไป แต่โฮโลแกรมความยาวคลื่นสังเคราะห์สามารถใช้แสงเพื่อมองเห็นรอบๆ มุมเหล่านี้ได้
