Holografik Kamera Işığın Çevresinde Dönerek Görme

Northwestern Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, köşelerin etrafında ve saçılma ortamının içinde görülebilen yeni bir yüksek çözünürlüklü kamera icat etti. Bu, ciltten sislere kadar her şeyi içerebilir.

Araştırma 18 Kasım’da Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Yeni yöntem sentetik dalga boyu holografisi olarak adlandırılır ve dolaylı olarak gizli nesnelere koherent ışık saçar. Koherent ışık daha sonra bir kamera geri dönmek üzere tekrar saçılır.

Sonraki adım, bir algoritmanın saçılan ışık sinyalini gizli nesneleri ortaya çıkarmak için yeniden oluşturmasıdır. Bu yeni yöntem ayrıca yüksek zaman çözünürlüğü sayesinde hızlı hareket eden nesneleri, örneğin göğsün arkasındaki atan kalbi görselleştirebilir.

Görüş Hattı Dışı Görüntüleme

Saçılma ortamının arkasındaki nesnelerin görüntülenmesi ile ilgili bu相对 yeni araştırma alanına non-line-of-sight (NLoS) görüntüleme denir. Araştırma ekibi tarafından geliştirilen yeni yöntem, büyük alanların tam alan görüntülerini hızlı bir şekilde yakalayabilir ve bunu aşırı kesinlik ve doğrulukla yapar.

Çözünürlük seviyesi yüksek olduğu için, hesaplama kamerasının cilt aracılığıyla küçük kılcal damarları görselleştirebileceği bir olasılık vardır.

Bu teknolojinin birçok potansiyel uygulaması vardır, bunlar arasında invazif olmayan tıbbi görüntüleme bulunur. Ayrıca otomobiller için erken uyarı navigasyon sistemleri ve kapalı alanlarda endüstriyel muayene için de kullanılabilir.

Florian Willomitzer araştırmanın ilk yazarıdır.

“Teknolojimiz yeni bir dizi görüntüleme yeteneği getirecek,” dedi Willomitzer. “Mevcut sensör prototiplerimiz görünebilir veya kızılötesi ışık kullanıyor, ancak ilke evrenseldir ve diğer dalga boylarına da uzatılabilir. Örneğin, aynı yöntem uzay keşfi için radyo dalgalarına veya sualtı akustik görüntülemeye uygulanabilir. Birçok alana uygulanabilir ve biz sadece yüzeyini kazıdık.”

Willomitzer’e göre, bir köşenin etrafında ve insan vücudundaki bir organı görüntüleme aslında oldukça benzer.

“Elinizden bir el feneri ile aydınlatmaya çalıştıysanız, bu fenomeni zaten deneyimlediniz,” dedi Willomitzer. “Öteki elinizin diğer tarafında bir parlak nokta görürsünüz, ancak teorik olarak kemiklerinizin yapısını ortaya çıkaran bir gölge olmalıdır. Bunun yerine, kemiklerinizi geçen ışık dokuda tüm yönlerde saçılır ve gölge görüntüsünü tamamen bulanıklaştırır.”

Saçılan Işığın Yakalanması

Saçılan ışığı yakalayarak, seyahat zamanı hakkında doğuştan bilgiyi yeniden oluşturmak gizli nesneyi ortaya çıkarmaya yardımcı olur.

“Işık hızından daha hızlı bir şey yoktur, bu nedenle ışık seyahat zamanını yüksek hassasiyetle ölçmek istiyorsanız, çok hızlı dedektörler gerekir,” dedi Willomitzer. “Bu dedektörler korkunç derecede pahalı olabilir.”

Bu zorluğu aşmak için ekip, sentetik bir ışık dalgası oluşturmak için iki lazerin ışık dalgalarını birleştirdi. Bu, farklı saçılma senaryolarında holografik görüntüleme için özel olarak tasarlanabilir.

“Eğer bir nesnenin tüm ışık alanını bir hologramda yakalayabilirseniz, nesnenin üç boyutlu şeklini tamamen yeniden oluşturabilirsiniz,” dedi Willomitzer. “Biz bunu köşenin etrafında veya saçılma yoluyla sentetik dalgalarla değil, normal ışık dalgalarıyla holografik görüntüleme yapıyoruz.”

Işık düz yollarda seyahat ettiğinden, cihaz köşelerin etrafında görülebilmek için opak bir bariyer gerektirir. Işık, sensör biriminin emisyonundan sonra bariyere çarpıp köşedeki nesneyi vurur, ardından bariyere geri döner ve sensör biriminin dedektörüne geri girer.

“Gözle görülmeyen her yüzeyde sanal bir hesaplama kamerası kurabiliyoruz, böylece yüzeyin bakış açısına göre dünyayı görebiliyoruz,” dedi Willomitzer.

Tüm bunlar, yeni teknolojinin tıbbi ve endüstriyel görüntüleme için endoskoplara alternatif olabileceği veya onları tamamlayabileceği anlamına gelir. Bu teknolojinin kullanımı sayesinde, dar alanlarda köşeleri dönmek ve hareket etmek için esnek kameralara artık ihtiyaç duyulmaz. Bunun yerine, sentetik dalga boyu holografisi bu köşelerin etrafında ışığı kullanabilir.