Ученые из Университета Коннектикута разработали новый метод оптической визуализации без линз

Группа исследователей, работающая в Университете Коннектикута, представила инновационную технологию оптической визуализации, способную преодолеть ограничения классических физических методов. Этот новый подход, получивший название Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI), обеспечивает получение изображений с разрешением на уровне субмикронов и широким полем зрения без использования линз и необходимости точной физической синхронизации датчиков. Разработанный профессором биомедицинской инженерии Гоанем Чжэном, данный сенсор вдохновлён работой радиотелескопов, которые смогли запечатлеть изображение черной дыры.

В рамках исследования профессор Чжэн отметил, что традиционная технология синтезированной апертуры, использованная для получения изображения черной дыры, сталкивается с непреодолимыми трудностями в оптическом спектре. Для синхронизации сигналов от нескольких датчиков в условиях видимого света требуется недостижимая физическая точность. MASI предлагает совершенно иную стратегию: вместо физической синхронизации, система позволяет каждому датчику независимо собирать световые данные. После сбора информации сложные вычислительные алгоритмы осуществляют синхронизацию данных, как если бы группа фотографов фиксировала одну и ту же сцену, но каждый из них записывал лишь первичную информацию о световых волнах.

Эта система использует массив закодированных сенсоров, которые регистрируют дифракционные картины, предоставляя данные о поведении световых волн после взаимодействия с объектами. Вычислительные методы позволяют восстановить как амплитуду, так и фазу этих волн, создавая виртуальную синтезированную апертуру, размер которой значительно превышает размеры отдельных датчиков.

Одним из основных преимуществ MASI является его масштабируемость. В отличие от традиционных оптических систем, сложность которых возрастает экспоненциально при увеличении размеров, новая технология демонстрирует линейный рост сложности. Это открывает новые горизонты для создания обширных сенсорных массивов, которые могут найти применение в таких областях, как криминалистика, медицинская диагностика, промышленный контроль и дистанционное зондирование. Подробные результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Communications.

Читайте также: