Безлинзовая визуализация достигается с помощью «оптической кисти»

В поисках очень маленьких и гибких систем визуализации, не требующих сложных защитных чехлов, команда исследователей MIT обратилась к «оптический кисти». Устройство использует свободную связку оптических волокон для получения изображений, которые могли бы привести к более компактным и высоконадежным способам изучения нефтяных месторождений и строительства меньших эндоскопов.

Оптическая кисть, созданная командой, состоит из массива фотодетекторов на одном конце, соединенной с пачкой 1100 оптических волокон, которые свободно перемещаются через микронные зазоры в пористой мембране. Когда они двигаются, эти свободные концы собирают свет и передают его в массив.

В отличие от более традиционных оптоволоконных систем, свободный конец пучков не нужно выстраивать с массивом и он может двигаться, куда пожелает. Как правило, это бы просто производило рассеянное пятно, но ученые MIT использовали технологию, называемую «время полета», чтобы создать порядок из очевидного хаоса.

Это предполагает сияющую вспышку света на мишень и измерение разности времени между вспышкой и когда свет достигает массива. Это позволяет системе использовать алгоритм для расчета позиции волокна, чтобы создать точное изображение.

В случае экспериментальной установки MIT, вспышки были отправлены из двух отдельных лазеров, светящих в вертикальном положении на мишени, но в практическом варианте волокна сами бы излучали легкие вспышки.

Для целей тестирования, волокна были сосредоточены на серии образцов с концом пучка волокон, проходящим через светоделитель в обычную камеру и высокоскоростной тепловизор для измерения скорости света вспышек.

Это позволило алгоритмам создать двухмерную карту кончиков волокон и вывести изображение.
Поскольку разрешение было только 33х33 пикселей благодаря 300 микрометрам используемых волокон, тестовые изображения были довольно размытыми, но команда говорит, что если будет использовано больше волокон с более тонким диаметром, разрешение значительно повысится без увеличения размера.

Кроме того, путем отправки многих импульсов через волокна, чтобы осветить объект, калибровка изображений будет занимать только доли секунды, используя интерферометрию, в результате чего световые волны накладываются друг на друга, что может также улучшить разрешение.

По словам команды, эта технология может в один прекрасный день быть использована в надежных томографах, для геодезии нефтяных месторождений и водоносных слоев, осмотров систем водопровода, канализации, а также для создания эндоскопов с более узкими диаметрами.