منوعات

الكشف عن عالم مستقطب – في لقطة واحدة

فكر في جميع المعلومات التي نحصل عليها بناءً على كيفية تفاعل الجسم مع الأطوال الموجية للضوء، أي اللون. يمكن أن يخبرنا اللون ما إذا كان الطعام آمنًا للأكل أو ما إذا كانت قطعة معدنية ساخنة. يعد اللون أداة تشخيصية مهمة في الطب، حيث يساعد الممارسين على تشخيص الأنسجة المريضة أو الالتهابات أو مشاكل تدفق الدم.

لقد استثمرت الشركات بكثافة في تحسين الألوان في التصوير الرقمي، لكن الطول الموجي هو خاصية للضوء فقط. الاستقطاب – أي كيفية تذبذب المجال الكهربائي مع انتشار الضوء – غني أيضًا بالمعلومات، لكن تصوير الاستقطاب يظل محصورًا في الغالب في المختبرات الموضوعة على الطاولة، ويعتمد على البصريات التقليدية مثل الألواح الموجية والمستقطبات على حوامل دوارة ضخمة.

الآن، قام الباحثون في كلية هارفارد جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) بتطوير نظام تصوير استقطابي مدمج أحادي اللقطة يمكنه تقديم صورة كاملة للاستقطاب. باستخدام سطحين رفيعين فقط، يمكن لنظام التصوير أن يفتح الإمكانات الهائلة للتصوير الاستقطابي لمجموعة من التطبيقات الحالية والجديدة، بما في ذلك التصوير الطبي الحيوي، وأنظمة الواقع المعزز والافتراضي، والهواتف الذكية.

يتم نشر البحث في الضوئيات الطبيعية.

وقال فيديريكو كاباسو، مدير شركة روبرت إل. والاس: “سيمكن هذا النظام، الخالي من أي أجزاء متحركة أو بصريات استقطاب ضخمة، من التطبيقات في التصوير الطبي في الوقت الفعلي، وتوصيف المواد، والرؤية الآلية، واكتشاف الأهداف وغيرها من المجالات المهمة”. فينتون هايز أستاذ الفيزياء التطبيقية والباحث الرئيسي في الهندسة الكهربائية في SEAS والمؤلف الرئيسي لهذه الورقة.

وفي أبحاث سابقة، طور كاباسو وفريقه كاميرا استقطابية مدمجة، هي الأولى من نوعها، لالتقاط ما يسمى بصور ستوكس، وهي صور توقيع الاستقطاب المنعكس من جسم ما، دون التحكم في الإضاءة الساقطة.

قال عون زيدي مؤخرًا من كاباسو: “تمامًا مثلما قد يبدو لون الجسم أو حتى لونه مختلفًا اعتمادًا على لون الإضاءة الساقطة، فإن توقيع الاستقطاب لجسم ما يعتمد على ملف تعريف استقطاب الإضاءة”. المجموعة والمؤلف الأول للمقال. “على عكس تصوير الاستقطاب التقليدي، يمكن لتصوير الاستقطاب “النشط”، المعروف باسم تصوير مولر النقطي، التقاط استجابة الاستقطاب الأكثر اكتمالًا لجسم ما عن طريق التحكم في الاستقطاب الحادث.”

حاليًا، يتطلب التصوير النقطي لمولر إعدادًا بصريًا معقدًا يحتوي على لوحات دوارة ومستقطبات متعددة تلتقط سلسلة من الصور التي يتم دمجها بشكل تسلسلي لعمل تمثيل نقطي للصورة.

يستخدم النظام المبسط الذي طوره كاباسو وفريقه سطحين رفيعين للغاية: أحدهما لإضاءة جسم ما والآخر لالتقاط الضوء وتحليله من الجانب الآخر.

يولد السطح الخارق الأول ما يسمى بالضوء المنظم المستقطب، حيث تم تصميم الاستقطاب ليتغير مكانيًا بنمط فريد. عندما ينعكس هذا الضوء المستقطب أو ينتقل عبر الجسم المضيء، يتغير شكل استقطاب الشعاع. يتم التقاط هذا التغيير وتحليله بواسطة السطح العلوي الثاني لإنشاء الصورة النهائية في لقطة واحدة.

تتيح هذه التقنية تصويرًا متقدمًا في الوقت الفعلي، وهو أمر مهم لتطبيقات مثل الجراحة بالمنظار، والتعرف على الوجه في الهواتف الذكية، وتتبع العين في أنظمة AR/VR. ويمكن أيضًا دمجه مع خوارزميات التعلم الآلي القوية لتطبيقات التشخيص الطبي وتصنيف المواد والمستحضرات الصيدلانية.

“لقد جمعنا بين مجالين مختلفين على ما يبدو من الضوء المنظم والتصوير المستقطب لتصميم نظام فريد من نوعه يلتقط معلومات الاستقطاب الأكثر اكتمالا. إن استخدامنا للأسطح الخارقة ذات الهندسة النانوية، والتي تحل محل العديد من المكونات التي قد تكون مطلوبة تقليديًا في نظام مثل هذا، قال الزيدي: “يبسط تصميمه إلى حد كبير”.

وقال كاباسو: “يوفر نظامنا المدمج ذو اللقطة الواحدة مسارًا قابلاً للتطبيق لاعتماد هذا النوع من التصوير على نطاق واسع لتمكين التطبيقات التي تتطلب تصويرًا متقدمًا”.

قام مكتب تطوير التكنولوجيا بجامعة هارفارد بحماية الملكية الفكرية المرتبطة بهذا المشروع من مختبر البروفيسور كاباسو وقام بترخيص التكنولوجيا لشركة ميتالينز لمزيد من التطوير.

شارك في تأليف البحث نوح روبين ومارينا ميريتسكا وليزا لي وأحمد درة وجون سوه بارك. وقد تم دعمه من قبل مكتب القوات الجوية للبحث العلمي بموجب الجائزة FA9550-21-1-0312، ومكتب الأبحاث البحرية (ONR) بموجب الجائزة N00014-20-1-2450، الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا). تحت رقم الجائزة 80NSSC21K0799 و80NSSC20K0318، والمؤسسة الوطنية للعلوم تحت رقم الجائزة. إكس-2025158.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى