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.