Оптическое волокно, толщина которого равна диаметру человеческого волоса, сканирует объекты на расстоянии до нескольких метров, измеряя яркость каждого пикселя и расстояние до него с миллиметровой точностью.
Для изучения труднодоступных частей сложных механизмов или организма применяют оптоволоконные технологии. Чтобы рассмотреть внутреннее строение объекта с извилистой формой, используют пучок оптоволокна, толщиной около человеческого пальца. Каждое волокно в этом пучке передает информацию о одном пикселе изображения.
В дополнение к яркости излучения, оптоволоконный эндоскоп способен фиксировать и объемную форму предмета — за счёт технологии. времяпролетнойВизуализация — это метод, при котором объекту направляют световой импульс и измеряют время его возвращения. Ученые продемонстрировали возможность создания прибора нового поколения для трехмерной визуализации удаленных объектов с использованием одного оптоволокна толщиной с человеческий волос.
В команде применили передовые методы формирования светового пучка, что дало возможность создавать последовательность лазерных импульсов — отдельные «пятна» света. Поочередно эти «пятна» сканировали поле зрения, измеряя интенсивность отражённого света, которая определяла яркость каждого пикселя. Система также изменвала время, которое требовалось «пятну», чтобы достичь объекта и вернуться к эндоскопу — таким образом вычислялось расстояние до каждого пикселя.
Учёные доказали эффективность метода для сканирования объектов на расстояния от нескольких десятков миллиметров до нескольких метров с глубиной разрешения около пяти миллиметров. Кроме того, скорость сканирования достигает пяти изображений за секунду, что позволяет формировать видеоролики с частотой до пяти кадров в секунду.
Ученые предложили конструкцию, где после калибровки оптоволокно остается неподвижным. В будущем исследователи стремятся сократить время калибровки и сделать оптоволокно подвижным во время сканирования. Сотрудничая с индустрией, авторы работы планируют создать микроэндоскопы нового поколения для широкого спектра применений в течение следующих 10 лет.
Статья с описанием новой методики опубликована в журнале Science.