Holografik Kamera Köşeleri Görmek İçin Işığı Dağıtıyor

Northwestern Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi, köşeleri görebilen ve saçılma ortamlarının arasından görebilen yeni bir yüksek çözünürlüklü kamera icat etti, bu ortamlar ciltten sıraya kadar her şey olabilir.

Araştırma 18 Kasım’da Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Yeni yöntem sentetik dalga holografisi olarak adlandırılıyor ve gizli nesnelere koherent ışığı dolaylı olarak dağıtıyor. Koherent ışık daha sonra geri seyahat etmeden önce tekrar dağılıyor.

Sonraki adım, gizli nesneleri ortaya çıkarmak için dağılmış ışık sinyalini yeniden oluşturmak için bir algoritma kullanmaktır. Bu yeni yöntem ayrıca yüksek zaman çözünürlüğü sayesinde hızlı hareket eden nesneleri, örneğin göğsün arkasındaki atan kalbi görebilir.

Görüş Hattı Dışı Görüntüleme

Saçılma ortamlarının arkasındaki nesnelerin görüntülenmesi ile ilgili相 đối yeni bir araştırma alanı vardır: görüş hattı dışı (NLoS) görüntüleme. Araştırma ekibi tarafından geliştirilen yeni yöntem, büyük alanların tam alan görüntülerini hızlı bir şekilde yakalayabilir ve bunu aşırı kesinlik ve doğrulukla yapar.

Çok yüksek çözünürlük seviyesi nedeniyle, hesaplama kamerasının cilt aracılığıyla küçük kan damarlarını görmesi mümkün olabilir.

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

Florian Willomitzer araştırmanın ilk yazarı.

“Teknolojimiz yeni bir dizi görüntüleme yeteneği getirecek,” dedi Willomitzer. “Mevcut sensör prototiplerimiz görülebilir veya kızılötesi ışığı kullanıyor, ancak prensip evrenseldir ve diğer dalga boylarına da uzatılabilir. Örneğin, aynı yöntem uzay keşfi için radyo dalgalarına veya su altı akustik görüntülemeye uygulanabilir. Birçok alana uygulanabilir ve sadece yüzeyini kazıdığımız bir teknoloji bu.”

Willomitzer’e göre, bir köşe etrafından ve insan vücudundaki bir organ görüntülemek aslında oldukça benzer.

“Elinizle bir el fenerini aydınlatmaya çalıştıysanız, bu fenomeni deneyimlemişsinizdir,” dedi Willomitzer. “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.”

Dağılmış Işığın Yakalanması

Dağılmış ışığı yakalayarak, gizli nesneyi ortaya çıkarmak için seyahat zamanı hakkında içsel bilgi yeniden oluşturulabilir.

“Işığın seyahat zamanını yüksek kesinlikte ölçmek istiyorsanız, hiçbir şey ışık hızından daha hızlı değildir, bu nedenle çok hızlı dedektörler gerekir,” dedi Willomitzer. “Bu dedektörler korkunç derecede pahalı olabilir.”

Bu zorluğu aşmak için ekip, holografik görüntüleme için özel olarak uyarlanabilen sentetik bir ışık dalgası oluşturmak için iki lazerden gelen ışık dalgalarını birleştirdi.

“Bir nesnenin tüm ışık alanını bir hologramda yakalayabilirseniz, nesnenin üç boyutlu şeklini tamamen yeniden oluşturabilirsiniz,” dedi Willomitzer. “Biz bu holografik görüntülemeyi bir köşe etrafında veya saçılma yoluyla – sentetik dalgalarla normal ışık dalgaları yerine yapıyoruz.”

Işık düz yollarda seyahat ettiğinden, yeni cihaz köşeleri görmek için opak bir bariyer gerektirir. Işık, sensör biriminin algılayıcısına geri dönmeden önce önce engelden sekip sonra köşedeki nesneye çarpar.

“Sanki her uzak yüzeye sanal bir hesaplama kamerası yerleştirebiliyoruz ve yüzeyin perspektifinden dünyayı görebiliyoruz,” dedi Willomitzer.

Bunun anlamı, yeni teknolojinin tıbbi ve endüstriyel görüntüleme için endoskoplara alternatif olabileceği veya onları tamamlayabileceğidir. Esnek kameralar artık köşeleri dönmek ve dar alanlardan geçmek için gerekmez. Bunun yerine, sentetik dalga holografisi köşeleri görmek için ışığı kullanabilir.