Araştırmacılar, lens olmadan yüksek performanslı orta kızılötesi görüntüleme sistemi oluşturmak için asırlık pinshole görüntüleme fikrini kullandılar. Yeni kamera, çok çeşitli mesafelerde ve düşük ışıkta son derece net resimler yakalayabilir, bu da geleneksel kameralar için zorlayıcı durumlar için yararlı hale getirir.
“Isı ve moleküler parmak izleri gibi kızarmış ortada birçok yararlı sinyal vardır, ancak bu dalga boylarında çalışan kameralar genellikle gürültülü, pahalı veya soğutma gerektirir.” Said Araştırma Ekibi Lideri Doğu Çin Normal Üniversitesi’nden Zeng. “Ayrıca, geleneksel lens tabanlı kurulumlar sınırlı bir alan derinliğine sahiptir ve optik bozulmaları en aza indirmek için dikkatli bir tasarıma ihtiyaç duyar. Diğer sistemlerden çok daha büyük bir alan ve görüş alanı derinliği sağlayan yüksek hassasiyetli, lenssiz bir yaklaşım geliştirdik.”
Yazma Opticaaraştırmacılar küçük bir oluşturmak için ışığı nasıl kullandıklarını anlatıyor “optik iğne deliği” Kızılötesi görüntüyü görünür bir görüntüye de dönüştüren doğrusal olmayan bir kristalin içinde. Bu kurulumu kullanarak, 35 cm’nin üzerinde bir alan ve 6 cm’den fazla bir görüş alanı ile net orta kızılötesi görüntüler elde ettiler. Ayrıca sistemi 3D görüntüler elde etmek için kullanabildiler.
“Bu yaklaşım gece güvenliğini, endüstriyel kalite kontrolünü ve çevresel izlemeyi artırabilir,” Said East China Normal Üniversitesi’nden araştırma ekibi üyesi Kun Huang. “Daha basit optik ve standart silikon sensörleri kullandığından, sonunda kızılötesi görüntüleme sistemlerini daha uygun fiyatlı, taşınabilir ve enerji tasarruflu hale getirebilir. Lenslerin kötü yapılması veya kötü performans gösterdiği uzak kızılötesi veya terahertz dalga boyları gibi diğer spektral bantlarla bile uygulanabilir.”
Tırıldayan iğne deliği görüntüleme
Pinshole görüntüleme, ilk olarak MÖ 4. yüzyılda Çin filozof Mozi tarafından tanımlanan en eski görüntü yapma yöntemlerinden biridir. Geleneksel bir iğne deliği kamerası, ışığın ışık geçirmez bir kutudaki küçük bir delikten geçmesine izin vererek çalışır ve dış sahnenin ters bir görüntüsünü içerideki karşı yüzeye yansıtır. Lens tabanlı görüntülemenin aksine, iğne deliği görüntüleme bozulmayı önler, sonsuz bir alan derinliğine sahiptir ve çok çeşitli dalga boylarında çalışır.
Bu avantajları modern bir kızılötesi görüntüleme sistemine getirmek için, araştırmacılar doğrusal olmayan bir kristalin içinde optik bir delik veya yapay diyafram oluşturmak için yoğun bir lazer kullandılar. Özel optik özellikleri nedeniyle, kristal kızılötesi görüntüyü görünür ışığa dönüştürür, böylece standart bir silikon kamera kaydedebilir.
Araştırmacılar, geniş bir yön yelpazesinden ışık ışınlarını kabul edebilen cıvıl cıvıl bir yapıya sahip özel olarak tasarlanmış bir kristalin kullanımının, geniş bir görüş alanı elde etmenin anahtarı olduğunu söylüyor. Ayrıca, UP -dönüşüm algılama yöntemi doğal olarak gürültüyü bastırır, bu da çok düşük ışık koşullarında bile çalışmasına izin verir.
“Lensless doğrusal olmayan iğne deliği görüntüleme, yüksek hassasiyetle bozulmadan, büyük derinlik, geniş alan orta kızılötesi görüntüleme elde etmenin pratik bir yoludur.” dedi Huang. “UltraShort senkronize lazer darbeleri, çok az fotonla bile hassas, uçuş süresi derinlik görüntüleme için kullanılabilen yerleşik bir ultra hızlı optik zaman kapısı sağlar.”
Yaklaşık 0.20 mm’lik bir optik iğne deliği yarıçapının keskin, iyi tanımlanmış detaylar ürettiğini anladıktan sonra, araştırmacılar bu diyafram boyutunu 11 cm, 15 cm ve 19 cm uzaklıktaki görüntü hedeflerine kullandılar. Tüm mesafeler boyunca, büyük bir derinlik aralığını doğrulayan 3,07 μm orta kızılötesi dalga boyunda keskin görüntüleme elde ettiler. Ayrıca, 35 cm’ye kadar yerleştirilmiş nesneler için görüntüleri keskin tutabildiler ve büyük bir alan derinliği gösterdi.
Lenssiz 3D görüntüleme
Araştırmacılar daha sonra kurulumlarını iki tür 3D görüntüleme için kullandılar. 3D uçuş süresi görüntüleme için, senkronize ultrafast darbelerini optik bir kapı olarak kullanarak mat bir seramik tavşanı görüntülediler ve 3D şekli mikron seviyesi eksenel hassasiyetle yeniden yapılandırabildiler. Giriş nabız başına yaklaşık 1,5 fotona düşürülse bile-çok düşük ışık koşullarını simgeleme-yöntem korelasyon bazlı denoizasyondan sonra hala 3D görüntüler üretti.
Ayrıca yığılmış bir iki fotoğraf çekerek iki snapshot derinlik görüntüleme gerçekleştirdiler “Ecnu” Biraz farklı nesne mesafelerini hedefleyin ve gerçek boyutları ve derinlikleri hesaplamak için bunları kullanın. Bu yöntemle, karmaşık darbeli zamanlama teknikleri kullanmadan nesnelerin derinliğini yaklaşık 6 santimetre aralığında ölçebildiler.
Araştırmacılar, orta kızılötesi doğrusal olmayan iğne deliği görüntüleme sisteminin hala nispeten karmaşık ve hacimli bir lazer kurulumu gerektiren bir kavram kanıtı olduğunu belirtiyorlar. Bununla birlikte, yeni doğrusal olmayan malzemeler ve entegre ışık kaynakları geliştirildikçe, teknoloji çok daha kompakt ve konuşlandırılması daha kolay olmalıdır.
Şimdi sistemi farklı görüntüleme senaryolarına daha hızlı, daha hassas ve uyarlanabilir hale getirmek için çalışıyorlar. Planları arasında dönüşüm verimliliğini artırma, farklı sahneler için optik iğne deliğini yeniden şekillendirmek için dinamik kontrol ekleme ve kameranın işlemini daha geniş bir orta kızılötesi aralıkta genişletme yer alıyor.
