Kuvantamista optisella kuidulla

Uusi kuvantamistekniikka, joka mahdollistaa 3D-kuvauksen videonopeuksilla ohuen optisen kuidun läpi, voisi olla sopiva monenlaisiin sovelluksiin teollisissa tarkastuksissa ja ympäristön seurannassa. Pidemmällä aikavälillä tekniikkaa voitaisiin kehittää edelleen lääketieteen kuvaussovelluksiin.

Suurempi kuva

Järjestelmän on kehittänyt kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johti Glasgow'n yliopiston optiikkaryhmä. Tutkimusartikkelissaan ryhmä esittää, kuinka he ovat pystyneet luomaan videokuvia yhdestä monimuoto-optisesta kuidusta käyttämällä prosessia, joka tunnetaan nimellä lentoajan 3D-kuvaus.

Professori Miles Padgett, sanoo: "Sovelluksissa, kuten endoskopiassa ja boroskopissa, kuvantaminen saavutetaan perinteisesti käyttämällä optisten kuitujen nippua, yksi kuitu jokaista kuvan pikseliä kohden, jolloin laitteet ovat sormen paksuisia.

”Vaihtoehtona kehitämme uutta tekniikkaa kuvantamiseen yhden hiuksenlevyisen kuidun läpi. Tavoitteemme on luoda uuden sukupolven yksikuituisia kuvantamislaitteita, jotka voivat tuottaa 3D-kuvia etänäkymistä.

Normaalisti, kun valo kulkee yksittäisen kuidun läpi, tilojen välinen ylikuuluminen sekoittaa valoa, jolloin kuvaa ei voi tunnistaa.

Tämän ratkaisemiseksi tiimi käyttää säteen muotoilutekniikoita kuvioimaan tulolaservalon kuidulle ja luomaan yhden pisteen kuidun lähtöön. Tämä valopiste skannaa sitten kohteen ja järjestelmä mittaa takaisinsironneen valon intensiteetin toisella kuidulla, mikä antaa kuvan kunkin pikselin kirkkaudesta.

Pulssilaseria käyttämällä he mittaavat myös valon lentoajan ja siten kuvan jokaisen pikselin syvyyden. Näitä 3D-kuvia voidaan tallentaa etäisyyksillä muutamista kymmenistä millimetreistä useisiin metriin kuidun päästä millimetrisellä resoluutiolla ja kuvataajuudella, joka on riittävän suuri liikkeen havaitsemiseksi lähes videolaadulla.

Prototyyppijärjestelmä toimittaa kuvia 40 cm pitkän optisen kuidun kautta 5 Hz:n taajuudella, ja jokainen kehys sisältää jopa noin 4000 itsenäisesti erotettavaa ominaisuutta ja syvyysresoluutio noin 5 mm.

Tällä hetkellä monimuotokuidun on pysyttävä kiinteässä asennossa kalibroinnin jälkeen. Tulevassa tutkimuksessa tarkastellaan kalibrointiajan lyhentämistä ja taivutuskuitujen dynaamisen luonteen hallintaa.

Aiemmin tänä vuonna Glasgow'n yliopiston fyysikot toivat kvanttitekniikan holografiaan. Siinä hyödynnetään lomittuneita fotoneja jolloin voitetaan tavanomaisten holografisten rajoitukset.

Menettely tuo muun muassa uutta tarkkuutta hologafiakuvaukseen mahdollistaen muun muassa megapiselisten kameroiden käytön niin, että käytettävissä on 10 000 pikseliä jokaista lomittunutta fotonia kohden.

Aiheesta aiemmin:

Valotoimista tekoälyä

Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa