Новая активная лазерная система получения изображений, разработанная в Массачусетском технологическом институте (МТИ), способна использовать непрозрачные поверхности как зеркала и принимать от них информацию об объектах за углом. Она может найти применение не только в военных и полицейских целях, но и в системах навигации автономных транспортных средств.

В работе, которая выходит на этой неделе в журнале Nature Communications, исследователи описывают процесс получения распознаваемых объёмных изображений деревянных статуэток и пластиковых фигурок, находящихся за пределами прямой видимости камеры.

Рис. 1. Из-за двери тоже можно будет фотографировать, причём в 3D. (Здесь и ниже изображения МТИ).

Как это действует? Фактически перед нами лазерный перископ — точнее, фемтосекундный лазерный перископ. Сверхкороткие лазерные импульсы длительностью в квадриллионные доли секунды посылаются системой к любой твёрдой поверхности (дверям, углам, полу), которая находится в прямой видимости от заугольного пространства. Импульсы столь малой длительности просто не успевают поглощаться поверхностью и отражаются за угол, к интересующему нас предмету или их группе. А возвращаются они благодаря когерентности лазерного излучения, причём практически в ту же точку, откуда пришли, то есть в приёмник излучения, находящийся рядом с лазерным излучателем.

С обычным световым источником создать импульсы нужной когерентности и краткости, необходимые для такого «лидарного» перископа, просто не удалось бы. Детектор-уловитель отражённых импульсов «осматривает» комнату за углом несколько раз: лазер посылает импульсы в несколько разных мест на отражающей поверхности, чтобы получить ряд точек для моделирования заугольного пространства.

Чувствительность детектора-уловителя такова, что он различает световые сигналы длительностью не более триллионных долей секунды. Чтобы оценить расстояние до предмета и его форму, система рассчитывает время прохождения сигнала до промежуточной отражающей поверхности, к целевому объекту и обратно до принимающего детектора. Затем поступающие данные проходят цифровую обработку и подаются на экран в виде изображений, которые можно мышкой крутить по своей оси: они объёмны. Вот видеоматериал о разработке:

Фемтосекундные лазеры уже использовались для получения изображений сверхбыстрых биохимических процессов, в которые вовлечены и слишком маленькие, и слишком быстрые для обычных микроскопов объекты. А вот их применение для тел макроскопических размеров до сих пор не практиковалось.

По сути, речь идёт о методе, впервые описанном в истории о Персее и Медузе Горгоне, но использование лазера для получения изображений открывает перед системой значительно более широкие перспективы.

Как комментируют сами разработчики, их детище может быть весьма полезным для

1. любого пользователя, которому нужно изучить опасное помещение прежде, чем зайти в него. Речь может идти и о пожарных, заглядывающих в горящий дом, и о военных с полицейскими, нужда которых в подобном устройстве ясна каждому.

Кроме того,

2. техника такого рода может пригодиться автомобилям, особенно тем, что способны быстро обрабатывать информацию в цифровом формате, а именно машинам без водителя, подобным Google Prius. Ведь с помощью такого прибора можно и быстрее, и безопаснее не только преодолеть «слепой» перекрёсток или запарковаться на многоэтажной стоянке, но и выполнять обгоны с невиданным доселе уровнем информированности о машинах на встречной полосе.

Рис. 2. И даже снимать видео, вот только чёткость пока никакая…