捕捉不可見的東西

一剪梅

美國西北大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種新的高分辨率相機(jī)——新型全息照相機(jī)，能高精度地捕捉不可見的東西。

在談到研究思路時(shí)，研究人員說：“如果用手電筒照射自己的手，你會發(fā)現(xiàn)，看到的是另一邊有一個(gè)亮點(diǎn)，但是理論上，你應(yīng)該看見的是手部骨骼的陰影。之所以發(fā)生現(xiàn)在的情況，是因?yàn)檎盏焦趋赖墓饩€被分散到各個(gè)方向，完全模糊了。如果能夠‘捕獲’這些散射的光，是否就可以重建物體的三維形狀呢？”

2021年底，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種叫作合成波長全息術(shù)的新方法，通過將相干光間接散射到隱藏物體上，然后接收這些散射的光，再利用算法重構(gòu)這些散射的光信號就可以重建被投射物體的三維結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)的關(guān)鍵是攔截散射的光，但是沒有什么比光速更快，所以如果想測量光的傳播時(shí)間，就需要攔截速度更快的探測器。

為了解決這一問題，研究人員合并了來自兩個(gè)激光器的光波，以產(chǎn)生一種合成光波，這種合成光波可以在不同的散射場景下專門定制全息成像。

因?yàn)楣馐侵本€傳播的，所以必須有一個(gè)不透明的屏障（如墻、樹木），方能幫助新設(shè)備看到拐彎處。工作時(shí)，光線從傳感器發(fā)出，經(jīng)屏障反射到拐彎處的物體，然后光線反射回屏障，最終返回到傳感器。

這項(xiàng)技術(shù)在非侵入性醫(yī)學(xué)成像、汽車預(yù)警導(dǎo)航系統(tǒng)和密閉空間的工業(yè)檢查方面具有很大的應(yīng)用潛力，比如，如果在拐彎處能夠發(fā)現(xiàn)視線之外的車輛，就可以避免事故的發(fā)生。這項(xiàng)技術(shù)在夜間和大霧天氣條件下工作，效果可能會更好。高分辨率技術(shù)可以取代或補(bǔ)充醫(yī)學(xué)和工業(yè)成像的內(nèi)窺鏡。例如，合成波長全息術(shù)可以用來觀察腸道內(nèi)的褶皺，而不再需要借助柔性攝像機(jī)來進(jìn)行體內(nèi)結(jié)腸鏡檢查。

雖然這項(xiàng)技術(shù)目前還處于雛形階段，但是研究人員相信它的應(yīng)用前景會是廣闊的。