Новая камера видит невидимое в 3D без линз

Исследователи из Восточно-китайского педагогического университета разработали новую систему для съёмки в среднем инфракрасном диапазоне, которая обходится без традиционных линз. В основе технологии лежит принцип камеры-обскуры, известный ещё с IV века до нашей эры.

Исследователи используют лазерный свет для создания крошечного «оптического отверстия» внутри нелинейного кристалла, который также преобразует инфракрасное изображение в видимое. С помощью этой установки исследователи получают чёткие изображения с большой глубиной резкости без использования каких-либо линз, даже при очень слабом освещении. Автор: Кун Хуан, Восточно-китайский педагогический университет.

«Многие полезные сигналы находятся в среднем инфракрасном диапазоне, например, тепло или молекулярные „отпечатки“, но камеры, работающие на этих длинах волн, часто шумные, дорогие или требуют охлаждения, — пояснил руководитель исследовательской группы Хэпин Цзэн. — Кроме того, традиционные системы с линзами имеют ограниченную глубину резкости. Мы разработали высокочувствительный безлинзовый подход, который обеспечивает гораздо большую глубину резкости и поле зрения».

Учёные использовали интенсивный лазер для создания искусственного отверстия внутри специального нелинейного кристалла. Этот кристалл преобразует инфракрасное изображение в видимый свет, который может зафиксировать стандартная кремниевая камера. С помощью этой установки удалось получить чёткие изображения с глубиной резкости более 35 см и полем зрения более 6 см, а также трёхмерные изображения.

«Этот подход может улучшить ночную безопасность, промышленный контроль качества и мониторинг окружающей среды, — сказал член исследовательской группы Кун Хуан. — А благодаря более простой оптике и стандартным кремниевым сенсорам он может в конечном итоге сделать инфракрасные системы визуализации более доступными, портативными и энергоэффективными».

Исследователи также продемонстрировали возможности 3D-съёмки, восстановив трёхмерную форму керамического кролика с микронной точностью. Система показала работоспособность даже в условиях крайне низкой освещённости, эквивалентной примерно 1,5 фотонам на импульс.

В настоящее время система является доказательством концепции и требует относительно сложной и громоздкой лазерной установки. Однако с разработкой новых нелинейных материалов и компактных источников света технология должна стать значительно более компактной.