液晶レンズは4次元イメージングを提供します

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液晶レンズは4次元イメージングを提供します
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Anonim
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物理学者は、液晶マイクロレンズのアレイを使用して4次元画像を取得する可能性について説明および実証しました。作成されたデバイスは、視野内のオブジェクトの3つの空間座標と、それらから反射された光の偏光度を同時に再構築することを可能にします。提案されたスキームは、新しいタイプの安価なセンサーの基礎になる可能性がある、と著者らはACSNano誌に書いています。

人間の目のような従来のカメラは、2次元画像を取得します。三次元感は、被写界深度、サッカード、両眼性、遠近法の変更、画像処理などの追加の手段によって作成されます。ただし、3つの空間軸すべてに沿ってキャプチャされたすべてのオブジェクトの位置に関する包括的な情報を含む真の3次元画像を取得することもできます。これは、共焦点顕微鏡、光コヒーレンストモグラフィー、原子間力顕微鏡などの多くの顕微鏡技術で実装されています。

これらの手法は、複雑で高価な機器を使用し、内部に制限があり、3次元画像を再構築するために複数のフレームが必要になることが多く、複雑なコンピューター処理方法により、結果が遅くなり、使用の可能性が低くなります。

同時に、光には追加の特性、主に偏光があり、これは多くの技術的および自然な状況でも重要です。偏光を記録するために特別なカメラも開発されましたが、それらはまた、原則として、ボリュームがあり、高価です。唯一の例外はパッシブ偏光計に基づくシステムですが、それらはまだ登場し始めたばかりです。

3次元画像と少なくとも1つの偏光パラメータの組み合わせにより、材料の研究、ナビゲーション、および生物の相互作用の研究に役立つ豊富な情報を含む4次元画像が生成されます。しかし、これまでのところ、そのような機能を備えた便利なデバイスは作成されていません。

南京大学のYan-qingLuが率いる中国の科学者は、液晶が屈折媒体として機能する小さなレンズのアレイに基づいて、そのようなカメラを作成するための新しいアプローチを提案しました。アイデアは、小さなレンズの上部構造を作成することです。レンズのサイズは中心から端に向かって大きくなり、異なる焦点距離が設定され、液晶の向きが円の周りで変化し、特定の偏光の透明度が決まります。 。

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基板図、結果のレンズの図、複雑なレンズの写真、最も鮮明な画像の位置、2つのケースのシャープネスマップ、オブジェクトの距離と偏光を一意にエンコード

その結果、一度に1フレームずつ4次元画像を取得することが可能になります。各マイクロレンズは独自の2次元画像を作成し、取得したすべての中で最も鮮明な画像の位置により、物体までの距離を決定できます。分極度。物理学者は、適切なレンズを作成することにより、アイデアの実現可能性を確認しました。現時点では、デバイスの機能は限られていますが、著者は、最適化の可能性はまだあるものの、彼らの目標は実験的な正当化にすぎないと述べています。

以前は、物理学者は初めて動的に渦巻く光を受け取り、偏光を使用して同じ表面に2つの画像を記録し、回折限界をバイパスし、ミラーを引き離してこのパラメーターを変更しました。

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