Безлинзовая ИК-система

02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения.

В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами.

Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивает, что именно в среднем инфракрасном диапазоне сосредоточено множество полезных сигналов. Но существующие камеры дороги, нестабильны и шумны, что ограничивает их применение. Новая технология снимает эти препятствия, предлагая простую конструкцию и использование стандартных датчиков, доступных в массовом производстве.

Система уже продемонстрировала впечатляющие характеристики: глубину резкости более 35 сантиметров и поле зрения свыше 6 сантиметров при длине волны около 3,07 микрометра. Радиус оптической апертуры в 0,20 миллиметра позволил исследователям получать четкие изображения объектов, расположенных на расстоянии 11, 15 и даже 19 сантиметров. Важно, что высокое качество сохраняется даже в условиях крайне слабого освещения.

По словам Куна Хуана из Восточнокитайского педагогического университета, ключевым элементом системы стали синхронизированные лазерные импульсы, которые обеспечивают передачу изображения даже при минимальном количестве фотонов. Благодаря этому удается фиксировать мельчайшие детали без искажений, сохраняя широкое поле зрения и значительную глубину.

Еще одним достижением стало внедрение 3D-визуализации. Используя метод времени пролета, исследователи смогли воссоздать объемную модель керамического кролика с микронной точностью. В другом варианте, основанном на двухкадровом глубинном изображении, удалось определить пространственное положение объектов, находящихся друг над другом на расстоянии до 6 сантиметров, при этом обходясь без сложной синхронизации.

Практические перспективы этой технологии впечатляют. Она может применяться в ночном наблюдении, промышленном контроле, экологическом мониторинге. Простота конструкции и использование обычных сенсоров делают систему портативной и энергоэффективной, а значит, более доступной по сравнению с существующими инфракрасными установками.

Пока что оборудование остается громоздким и требует крупной лазерной установки, но ученые уже работают над созданием компактных источников света и новых нелинейных материалов. В будущем они намерены расширить возможности системы на более длинные инфракрасные волны и добавить динамическое управление формой оптического отверстия. Таким образом, перед исследователями открываются новые горизонты, которые могут изменить само представление о том, как человек видит мир в невидимом спектре.

<< Назад: Лазерное обогащение урана 02.10.2025

>> Вперед: Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Наушники Soundcore Space 2 09.03.2026

Современные пользователи все чаще ищут универсальные наушники, способные сочетать высокое качество звука, комфорт при длительном ношении и длительное время автономной работы. На выставке MWC 2026 компания Anker представила новую модель полноразмерных беспроводных наушников Soundcore Space 2, которая нацелена как на повседневное использование, так и на путешествия, предлагая обновленный дизайн и расширенные технические возможности по сравнению с предыдущей версией. Новинка получила более плавные линии чаш и легкий корпус весом 261 грамм, что обеспечивает комфорт даже при длительном прослушивании музыки. Для улучшения посадки и удобства производитель использовал мягкую пену с эффектом памяти, а эргономика наушников была протестирована на более чем 2000 профилях головы, что позволило достичь оптимального прилегания для большинства пользователей. Soundcore Space 2 будут доступны в трех цветовых вариантах: кремовый белый (Cream White), угольно-черный (Jet Black) и шалфейно-зеленый (Sa ...>>

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Случайная новость из Архива ШИМ-модуляторы Microchip MCP1631 17.11.2021 Компания Microchip разработала высокоскоростные ШИМ-модуляторы, с помощью которых можно превратить большинство микроконтроллеров общего назначения в полноценные контроллеры импульсных преобразователей электрической энергии с гибким функционалом. В составе каждой из микросхем линейки MCP1631 присутствует базовый комплект узлов, используемых в современных ШИМ-контроллерах, в том числе высокоскоростной ШИМ-модулятор, драйвер MOSFET, усилители, компараторы, а также дополнительные аналоговые и цифровые элементы, связывающие все компоненты микросхемы в единую систему. При этом высокоуровневое управление преобразователем, в том числе формирование частоты преобразования, установка выходного напряжения и выходного тока осуществляется программным способом с помощью микроконтроллера общего назначения путем формирования и обработки всего нескольких сигналов. Микросхемы MCP1631 и MCP1631HV предназначены для создания стабилизаторов тока, в то время как MCP1631V и MCP1631VHV являются основой для создания стабилизаторов напряжения. Силовая часть микросхем MCP1631 и MCP1631HV может работать от источников первичного питания с напряжением 3,0...5,5 В. Для более высоковольтных приложений следует использовать микросхемы MCP1631HV или MCP1631VHV, рабочий диапазон входных напряжений которых расширен до 16 B. При этом на кристалле высоковольтных версий микросхем MCP1631 (MCP1631HV и MCP1631VHV) интегрирован дополнительный LDO-стабилизатор с выходным напряжением 3,3 или 5 В и максимальным выходным током до 250 мА, который можно использовать для питания микроконтроллера и других вспомогательных узлов. Поскольку все высокоуровневые функции реализуются программным способом, то прикладное назначение одной и той же схемы может быть легко изменено путем модификации исходного кода или путем изменения настроек в энергонезависимой памяти (если программное обеспечение поддерживает такую функцию). Например, одно и то же зарядное устройство может быть легко перенастроено для работы с литий-ионными, никель-кадмиевыми, никель-металлгидридными или свинцово-кислотными аккумуляторами, причем максимальное количество и емкость ячеек определяется лишь возможностями силовой части, а пороги ограничения напряжения, значения зарядных токов, а также макроалгоритмы заряда формируются программно. Кроме того, замена высокоуровневого программного обеспечения позволит без какой-либо модификации силовой части превратить зарядное устройство, например, в драйвер светодиодов с настраиваемым типом и количеством ламп. Для нормальной работы микросхем MCP1631 внешнее программное обеспечение должно формировать сигналы для установки выходного напряжения, выходного тока, а также частоты и коэффициента заполнения ШИМ-сигнала управления силовым транзистором. При необходимости микроконтроллер также может обеспечить и контроль температуры силовых транзисторов или аккумуляторных ячеек. Остальные низкоуровневые функции, в том числе защита от перенапряжения, осуществляются узлами микросхем MCP1631. Особенности микросхем MCP1631: возможность создания универсальных зарядных устройств с программируемыми настройками для работы с разным типом и количеством аккумуляторных ячеек; возможность создания преобразователей с частотой переключений до 2 МГц; возможность создания систем питания с интеллектуальными функциями (Intelligent Power Systems); возможность создания как стабилизаторов тока (MCP1631, MCP1631HV), так и стабилизаторов напряжения (MCP1631V, MCP1631VHV) возможность работы с первичными источниками питания с напряжением до 16 В (MCP1631HV, MCP1631VHV); наличие дополнительного LDO-стабилизатора с выходным напряжением +3,3 или +5,0 В и выходным током до 250 мА (MCP1631HV, MCP1631VHV); установка частоты переключений, максимального коэффициента заполнения, выходного напряжения и выходного тока с помощью внешнего микроконтроллера; наличие усилителя ошибки, а также усилителей сигналов, формируемых датчиками напряжения и тока; наличие компаратора защиты от перенапряжения; наличие узла защиты от понижения входного напряжения; наличие драйвера внешнего MOSFET с выходным током до 1 А; малый ток, потребляемый в выключенном режиме (приблизительно 2,4 мкА); возможность реализации температурного контроля (с помощью микроконтроллера); поддержка нескольких типов корпусов: 20-выводных TSSOP, SSOP (все версии), а также 20-выводного QFN с размерами 4 х 4 мм (только MCP1631 и MCP1631V). Основными приложениями, в которых можно использовать микросхемы линейки MCP1631, являются: универсальные зарядные устройства, поддерживающие разные типы аккумуляторов; системы светодиодного освещения и подсветки; импульсные преобразователи общего назначения на основе топологии SEPIC; USB-зарядки.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026