可见光合成孔径成像
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完全摆脱透镜限制 创新光学系统实现可见光合成孔径成像
科技日报· 2025-12-27 01:06
核心观点 - 美国康涅狄格大学研究团队开发出一种名为“多尺度孔径合成成像仪”(MASI)的创新成像系统,该系统利用多个传感器阵列结合计算方法,在可见光波段实现了合成孔径成像,完全摆脱了透镜限制,并克服了传统光学系统在分辨率、视场和结构复杂度方面的局限,或将重新定义科学、医学和工业领域的光学成像方式 [1] 技术原理与突破 - MASI用一组排布在不同位置的编码传感器取代传统透镜,直接捕捉物体产生的原始衍射图案,这些图案包含了光线与被测物体作用后的亮度和相位信息 [1] - 该系统在成像方式上实现两项关键突破:一是完全摆脱透镜限制,可在数厘米的距离外直接采集物体产生的衍射图样,例如在一桌之隔的距离能看清一根头发上的细微纹理 [1];二是通过计算方法完成不同传感器数据的同步与融合,取代了纳米级瞄准的需求,构建出远大于单个传感器的“虚拟”合成孔径 [2] - 该方法类比于多位摄影师同时拍摄同一场景的光波性质原始测量数据,随后由软件将这些独立“拍摄”拼接成一幅超高分辨率图像 [2] 技术挑战与优势 - 在可见光波段实现合成孔径成像的传统挑战在于,相关尺度比射电波段小几个数量级,所需的同步精度在物理上几乎无法实现 [1] - MASI的优势在于,在无需透镜的情况下实现了亚微米级分辨率和宽视场成像 [2] 应用前景 - 该技术代表了光学成像领域的一次范式转变,有望在医学诊断、法医学、工业检测以及遥感等领域发挥作用 [2]