הדמיה חדשה של המציאות

This post is also available in: English (אנגלית)

מצלמה זעירה חדשה עשויה להשתלב במערכות חוזי של כלי רכב אוטונומיים, מטוסים או לוויניים, למגוון שימושים, החל ממחקר בכימיה אטמוספירית ועד לאיתור עצמים מוסווים.

קיטוב (פולריזציה), מצב של רטט האור לכיוון אחד, הוא בלתי נראה לעין האנושית, אבל מספק מידע רב על העצמים איתם הוא נמצא באינטראקציה. מצלמות שמסוגלות לראות אור מקוטב משמשות כיום לאיתור תגובת חומרים ללחץ, חיזוק הקונטרסט לאיתור עצמים, וניתוח איכויות משטחים וגילוי שריפות או בליטות.

אבל המצלמות הרגישות לקיטוב מהדור הנוכחי הן מגושמות, מסתמכות בדרך כלל על חלקים נעים, ומחירן גבוה.

חוקרים בבית הספר להנדסה ומדעים ישומיים ע"ש פולסון, ה-SEAS , באוניברסיטת הרווארד, פיתחו מצלמה קומפקטית נישאת שמסוגלת לדמות קיטוב בצילום יחיד.

מדעי האטמוספירה, חישה מרחוק, זיהוי פנים, ראיית מכונה – אלה רק כמה מהתחומים בהם הפיתוח יכול להיות מיושם.

לדברי פדריקו קפאסו, מרצה לפיזיקה ישומית וחוקר עמית בהנדסת חשמל ב-SEAS, הכותב הראשי של המאמר על הפיתוח, מסביר: "רוב המצלמות מסוגלות לאתר רק את העוצמה והצבע של האור אך אינן מסוגלות לראות קיטוב. המצלמה הזאת היא למעשה עין חדשה על המציאות, שמאפשרת לנו לחשוף איך האור מוחזר ומועבר על ידי העולם שסביבנו".

"הקיטוב הוא תכונה של האור שמשתנה לפי ההחזרה שלו ממשטח", מציין פול שבלייה, השותף למחקר. "על בסיס שינוי זה, ניתן להיעזר בקיטוב כדי לשחזר עצמים באופן תלת-מימדי, להעריך את העומק, הטקסטורה והצורה שלהם, ולהבחין בין עצמים מעשה ידי אדם לבין עצמים טבעיים, גם אם הגודל והצבע שלהם זהים".

כדי לפצח את עולם הקיטוב העוצמתי, רתמו קפאסו והצוות שלו את הפוטנציאל של משטחי-העל (metasurfaces), מבני ננו שנמצאים באינטראקציה עם האור בסדרי גודל של אורך גל. 

בעזרת ההבנה החדשה של הדרך בה האור המקוטב מתיחס לעצמים, החוקרים תכננו משטח-על שמשתמש במערך של מבני ננו מתחת לאורך הגל, עם מרווחים ביניהם, כדי לכוון את האור על בסיס הקיטוב שלו. ביחד הם מספקים זווית ראיה מלאה של הקיטוב בכל פיקסל.

אורכו של המכשיר 2 ס"מ והפעלתו אינה מורכבת יותר מאשר מצלמת סמארטפון.

ניתן יהיה לשלב את הטכנולוגיה לתוך מערכות הדמיה קיימות, כגון הטלפון הנייד במכונית, ולאפשר הדמיה מקוטבת וישומים חדשים שלא נראו קודם לכן, כך לפי phys.org.