ابداع جالب محققان آمریکایی: دوربین بدون لنز که جزئیات میکروسکوپی را ثبت می‌کند

محققان دانشگاه کنتیکت آمریکا (UConn) سیستم تصویربرداری جدیدی به نام MASI را توسعه داده‌اند که بدون استفاده از حتی یک لنز می‌تواند تصاویری با وضوح فوق‌العاده ثبت کند. این دوبین عجیب که با الهام از تلسکوپ‌های رادیویی غول‌پیکر ساخته شده، از آرایه‌ای از سنسورها و الگوریتم‌های هوشمند برای ثبت تصاویر استفاده می‌کند.

به جای استفاده از شیشه‌های سنگین و گران‌قیمت برای متمرکز کردن نور، سیستم جدید از آرایه‌ای از سنسورهای کدگذاری‌شده استفاده می‌کند. هر سنسور به‌طور مستقل الگوی پراش نور را ثبت می‌کند. این الگوها شامل اطلاعاتی درباره روشنایی و فاز نور هستند که معمولاً در دوربین‌های عادی گم می‌شوند. سپس یک الگوریتم هوشمند کامپیوتری وارد عمل می‌شود و این تکه‌های پازل را به هم می‌چسباند تا یک تصویر واحد و باکیفیت بسازد.

ابداع دوربین بدون لنز

ایده اصلی این طرح از همان تکنیکی گرفته شده که اولین عکس از سیاهچاله را ثبت کرد. در نجوم، تلسکوپ‌های رادیویی در سراسر زمین با هم هماهنگ می‌شوند تا مثل یک تلسکوپ غول‌پیکر عمل کنند. اما پیاده‌سازی این روش برای نور مرئی (که طول موج بسیار کوتاهی دارد) غیرممکن به نظر می‌رسید، چون نیاز به همگام‌سازی فیزیکی در حد نانومتر داشت. محققان با حذف نیاز به همگام‌سازی فیزیکی و جایگزینی آن با «همگام‌سازی فاز محاسباتی» این غیرممکن را ممکن کردند.

نتیجه این نوآوری خیره‌کننده است. سیستم MASI می‌تواند جزئیاتی به کوچکی زیر یک میکرون را ثبت کند (مثل شیارهای ریز روی موی انسان). همچنین برخلاف میکروسکوپ‌های سنتی که فقط یک نقطه کوچک را می‌بینند، این سیستم دید وسیعی دارد. اگر بخواهید کیفیت را بالاتر ببرید، کافی است سنسورهای بیشتری اضافه کنید؛ بدون اینکه نگران پیچیدگی لنزها باشید.

در آزمایش‌ها این سیستم توانست جزئیات میکروسکوپی اثر سوزن روی پوکه فشنگ را ثبت کند؛ مدرکی که می‌تواند نوع اسلحه را در پرونده‌های جنایی مشخص کند. همچنین در پزشکی، این فناوری می‌تواند جایگزین میکروسکوپ‌های گران‌قیمت شود و امکان تشخیص بیماری‌ها را با هزینه‌ای کمتر و دستگاه‌هایی کوچک‌تر فراهم کند.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.