科學家發明新型高分辨率相機：揭示更多“隱秘角落”

美國西北大學研究人員發明了一種新型高分辨率相機，采用“合成波長全息術”將相干光間接散射到隱藏物體上，這些物體再將光散射回相機，通過重建散射光信號而呈現隱藏的物體。利用它，人體的皮膚到骨頭將一覽無余，甚至還能看到角落和散布四周的介質，如霧氣等。相關研究發表在17日的《自然·通訊》雜志上。

為角落里的物體成像和為人體器官成像似乎是不同的范疇，但論文第一作者弗洛里安·威洛米澤說，二者實際密切相關，都需要處理散射介質，光線照射到物體并以無法再看到物體直接圖像的方式散射。

威洛米澤說：“當用手電筒照射你的手時，你會在手的另一邊看到亮點，但從理論上講，你的骨骼應該會有一個暴露出輪廓或結構的影子。”然而，通過骨骼的光線在人體組織內向各個方向散射，完全模糊了陰影圖像。因此，研究團隊的目標是攔截散射光，重新測量有關其傳播時間的信息，以揭示無法被成像的物體。

為了克服可以對光進行高精度測量的探測器成本高昂的問題，研究團隊通過合并來自兩個激光器的光波，形成了一種為不同散射場景下進行全息成像而量身定做的合成光波。這是第一種能在角落周圍通過散射介質進行成像的技術。該方法結合了高空間分辨率、高時間分辨率、小探測區域和大角度視野。這意味著，即使在物體移動的情況下，相機也能以高分辨率拍攝出狹小空間中的微小特征以及大面積區域中隱藏的物體。

由于光只能沿直線傳播，因此必須有不透明的障礙物(例如墻壁、灌木或汽車)讓新相機能看到拐角處。光從傳感器單元發出，從障礙物反彈，然后擊中拐角處的物體，接著光反射回障礙物并最終返回傳感器單元的檢測器。

據介紹，由于具有高時間分辨率，該相機還可對快速運動的物體成像，例如心跳或街角飛馳的汽車。車輛轉彎時，該相機可看到附近車輛以防發生意外。它還可替代用于醫療和工業成像的內窺鏡。例如，在結腸鏡檢查時，可用它觀察腸道內的褶皺。此外，該相機在夜間和有霧的天氣下也可使用。

(實習記者張佳欣)