1757668966
2025-09-12 09:13:00
Исследователи использовали многовековую идею визуализации Pinhole, чтобы создать высокоэффективную систему визуализации в среднем инфракрасном виде без линз. Новая камера может запечатлеть чрезвычайно четкие изображения на большом диапазоне расстояний и при слабом освещении, что делает ее полезным для ситуаций, которые сложны для традиционных камер.
«Многие полезные сигналы находятся в середине инфракрасных, таких как тепло и молекулярные отпечатки пальцев, но камеры, работающие на этих длин волн Восточный Китайский нормальный университетПолем «Более того, традиционные настройки на основе линз имеют ограниченную глубину поле и нуждаются в тщательном дизайне, чтобы минимизировать оптические искажения. Мы разработали высокочувствительный, без линзы подход, который обеспечивает гораздо большую глубину поля и поле зрения, чем другие системы».
В ОптическийВ Optica Publishing Group’s Журнал для высокоэффективных исследований, исследователи описывают, как они используют свет, чтобы сформировать крошечную «оптическую шнурку» внутри нелинейного кристалла, который также превращает инфракрасное изображение в видимый. Используя эту настройку, они получили прозрачные изображения в середине инфракрасных сетей с глубиной поля более 35 см и поле обзора более 6 см. Они также смогли использовать систему для получения трехмерных изображений.
«Этот подход может повысить безопасность в ночном времени, контроль качества промышленного качества и мониторинг окружающей среды»,-сказал член исследовательской группы Кун Хуанг из Восточного Китая Нормальный университет. «И поскольку он использует более простую оптику и стандартные кремниевые датчики, он может в конечном итоге сделать инфракрасные системы визуализации более доступными, портативными и энергоэффективными. Это может даже применить с другими спектральными полосами, такими как длинно-инфракрасные или терагерные волны, где линзы трудно выполнять или выполнять плохо».
Пинухол изображение переосмыслена
Визуализация Pinhole является одним из старейших методов изготовления изображений, впервые описанных китайским философом Мози в 4-м веке до нашей эры. Традиционная камера с заглушками работает, позволяя свету проходить через крошечное отверстие в легкомысленной коробке, проецируя перевернутое изображение внешней сцены на противоположную поверхность внутри. В отличие от визуализации на основе линз, визуализация Pinhole избегает искажений, имеет бесконечную глубину поле и работает на широком диапазоне длин волн.
Чтобы донести эти преимущества в современную систему инфракрасной визуализации, исследователи использовали интенсивный лазер для формирования оптической дыры или искусственной апертуры внутри нелинейного кристалла. Из -за своих специальных оптических свойств кристалл преобразует инфракрасное изображение в видимый свет, чтобы стандартная кремниевая камера могла записывать его.
Исследователи говорят, что использование специально разработанного кристалла со структурой чирплена, которая может принимать световые лучи с широкого спектра направлений, было ключом к достижению большого поля зрения. Кроме того, метод обнаружения повышения естественным образом подавляет шум, который позволяет ему работать даже в очень низких условиях освещения.
«Нелинейная визуализация без линзы-это практичный способ достижения без искажений, широко глубинной, широкого поля среднего инфракрасного изображения с высокой чувствительностью»,-сказал Хуанг. «Ультрашортовые синхронизированные лазерные импульсы также обеспечивают встроенные сверхбыстрые оптические временные затворы, которые можно использовать для чувствительной, глубинной визуализации во времени, даже с очень небольшим количеством фотонов».
Выяснив, что оптический радиус обшивки около 0,20 мм дает острые, четко определенные детали, исследователи использовали этот размер диафрагмы для целей изображения, которые были 11 см, 15 см и 19 см на расстоянии. Они достигли резкой визуализации на длина волны средней инфракрасной волны 3,07 мкм, на всех расстояниях, подтверждая большой диапазон глубины. Они также смогли сохранить острые изображения для объектов, расположенных на расстоянии до 35 см, демонстрируя большую глубину поле.
3D -визуализация без линз
Затем исследователи использовали свою установку для двух типов 3D -визуализации. Для трехмерной визуализации времени они визуализировали матовый керамический кролик, используя синхронизированные сверхбыстрые импульсы в качестве оптического затвора и были способны реконструировать трехмерную форму с осевой точностью на уровне микрон. Даже когда вход был уменьшен до примерно 1,5 фотонов на импульс-моделирование условий с очень низким освещением-метод по-прежнему создавал трехмерные изображения после деназирования на основе корреляции.
Они также выполнили визуализацию глубины с двумя сбоя, сделав два снимка сложенной цели «ECNU» на немного разных расстояниях объекта и используя их для расчета истинных размеров и глубин. С помощью этого метода они смогли измерить глубину объектов в диапазоне около 6 сантиметров, без использования сложных импульсных методов времени.
Исследователи отмечают, что система нелинейной визуализации с серединой инфракрасной обшивки по-прежнему является доказательством концепции, которая требует относительно сложной и громоздкой лазерной установки. Однако, поскольку разработаны новые нелинейные материалы и интегрированные источники света, технология должна стать гораздо более компактной и легкой для развертывания.
Сейчас они работают над тем, чтобы сделать систему быстрее, более чувствительными и адаптируемыми к различным сценариям визуализации. Их планы включают повышение эффективности преобразования, добавление динамического управления, чтобы изменить оптическую обшивку для разных сцен, а также расширение работы камеры на более широком диапазоне средней инфракрасной инфракрас.
Ссылка: Li Y, Huang K, Fang J, Wei Z, Zeng H. Нелинейная визуализация с серединой инфракрасной инфракрасной. ОптическийПолем 2025; 12 (9): 1478. doi: 10.1364/optics.566042
#Пинхорадная #камера #для #инфракрасной #визуализации #следующего #поколения
Читайте также
