Оптоволокно товщиною з волосся людини сканує об’єкти на відстані до декількох метрів, вимірюючи яскравість кожного пікселя і відстань до нього з міліметровою роздільною здатністю. Технологія має потенціал застосування для мінімально інвазивних медичних зондів і для 3D-візуалізації важкодоступних внутрішніх частин механізмів.
Коли дослідниками або фахівцями потрібно зазирнути у важкодоступні місця складного механізму або навіть людського тіла, на допомогу приходять оптоволоконні технології. Як правило, щоб “заглянути” всередину об’єкта зі складною геометрією використовують пучок оптоволокна товщиною приблизно з людський палець. У такому пучку кожне волокно відповідає за один піксель зображення.
Крім інтенсивності світла оптоволоконний ендоскоп може реєструвати і тривимірну структуру об’єкта – завдяки технології часопролітної візуалізації. Це метод, при якому на об’єкт направляють світловий імпульс і вимірюють час, через який він повертається назад. У новій роботі вчені показали, що можна обійтися всього одним оптоволокном товщиною з людське волосся і створити на його основі прилад нового покоління для тривимірної візуалізації віддалених об’єктів.
Команда використовувала передові методики формування пучка світла, які дозволили сформувати низку імпульсів світла лазера — окремі «плями» світла. Ці “плями” по черзі сканували поле зору, вимірюючи інтенсивність відбитого світла, яка визначала яскравість кожного пікселя. Додатково система змінювала час, який знадобився “плямі”, щоб досягти об’єкта і повернутися назад до ендоскопа — так визначалася відстань до кожного пікселя.
- Космічний вітрильник LightSail 2 зв’язався з Землею
- Знайдено причину швидкої розрядки старих літій-іонних акумуляторів
- Фрактали допоможуть створити більш надійну і легку броню
Дослідники показали, що такий підхід працює для сканування об’єктів на відстань від декількох десятків міліметрів до декількох метрів з роздільною здатністю глибини близько п’яти міліметрів. Більш того, швидкість сканування дозволила робити до п’яти зображень в секунду, створюючи відео з частотою до п’яти кадрів в секунду.
У запропонованій вченими конструкції після калібрування оптоволокно повинно залишатися нерухомим, але в майбутньому дослідники сподіваються скоротити час калібрування і зробити оптоволокно рухомим під час сканування. Співпрацюючи з індустрією, автори роботи планують створити мікроендоскопи нового покоління для широкого спектра застосувань в найближчі 10 років.
Стаття з описом нової методики опублікована в журналі Science.