Физики научились видеть сквозь мутное стекло

Физики научились видеть сквозь мутное стекло

Физики научились получать четкое изображение объекта, расположенного за мутным рассеивающим экраном. Работа опубликована в журнале Nature Photonics, а ее краткое содержание приводит BBC News.

Ключевым элементом разработанной системы является пространственный модулятор света. Это электронное устройство, которое способно под управлением компьютера менять фазу проходящего света. Оно, подобно жидкокристаллическому монитору, состоит из матрицы пикселей, каждый из которых управляется индивидуально и меняет фазу света самостоятельно. Подобные устройства используются, например, для получения голографического изображения.

Ученые показали, что пространственные модуляторы можно использовать для того, чтобы «обратить вспять» рассеяние. В эксперименте свет от источника (лампы накаливания) проходил сквозь рассеивающий экран, попадал на модулятор, проходил сквозь него и фиксировался обычной камерой. Ученые смогли подобрать параметры фазового сдвига в каждом пикселе модулятора таким образом, чтобы нивелировать рассеяние от экрана. Действия рассеивателя и модулятора «взаимно уничтожались», и на изображении получали четкую картинку источника света.

Затем, не меняя параметров модулятора, ученые помещали за рассеиватель не источник света, а освещенный объект. Модулятор действовал точно так же: нивелировал действие рассеивателя. Имея настроенный модулятор, ученые могли видеть сквозь рассеиватель четкое изображение объекта, совершенно неразличимое невооруженным глазом.

Тот же принцип оказался полезен для того, чтобы наделить камеру способностью «заглядывать за угол». Ранее другая группа ученых использовала для решения такой задачи свет короткоимпульсного лазера. Скрытое за углом изображение ученые восстанавливали при помощи сложных вычислений на основе картины рассеяния. Авторы настоящей работы применили для решения той же задачи не лазер, а модулятор. Устройство нивелировало на угловой стене рассеивание и, фактически, превращало ее в зеркало, в котором можно рассмотреть происходящее за углом.

Разработка может существенно увеличить возможности получения медицинских изображений. Она позволит, например, рассмотреть глубокие структуры мозга или эмбрион, покрытый рассеивающими свет оболочками. Для того, чтобы это осуществить, понадобятся модуляторы соответствующего качества и умение настраивать их соответственно сложной структуре биологических рассеивателей.


Интересные материалы: