Zvětšit obrázek

Snímek s duchem. Kredit: University of Glasgow.

Digitální fotoaparát funguje tak, že soustředí přicházející světlo pomocí čoček na plochu multipixelového snímače, který převede zobrazenou scénu na elektrické signály, pixel po pixelu. Pro získání 3D snímku je obvykle nutné použít dva kamery umístěné vedle sebe, tak jako jsou dvě oči v hlavě. Kombinací jejich snímků pak lze v počítači složit 3D snímek.

Miles Padgett. Kredit: University of Glasgow.

Technologie ghost imaging, jejíž název lze přeložit s nádechem tajemna jako přízračné zobrazování či zobrazování duchů, umožňuje pořizování snímků objektů díky světlu, které se jich ve skutečnosti nedotkne. Původně se myslelo, že podobné snímky získáme s využitím kvantových korelacích mezi páry fotonů. Odborníci postupně zjistili, že ghost imaging lze provozovat i s klasickými korelacemi, například rozdělením laserového paprsku na dva. V takovém případě pak jedna část původního laserového paprsku vyrazí k zobrazovanému objektu, poblíž kterého je umístěný jednopixelový detektor. Tento detektor zachytává sice odražené fotony, ale zjišťuje pouze intenzitu dopadajícího světla. Druhou část původního paprsku zachytí tradiční kamera, z jejíž dat pak lze analyzovat chování párů fotonů a poskládat výsledný snímek.

Se svojí vlastní a poněkud extrémní variantou přízračného zobrazování, které funguje ve 3D, přicházejí krotitelé duchů na Univerzity v Glasgow v týmu Milese Padgetta, kteří se rozhodli klasickou kameru úplně vynechat. Použili totiž projektor, kterým na zobrazovaný objekt promítali stovky náhodně generovaných černobílých vzorů, přičemž čtyři jednopixelové detektory rozmístěné nad, pod a po stranách objektu zaznamenávaly množství odraženého světla. V takovém případě platí, že čím více se náhodně vygenerovaný černobílý tvar trefí do tvaru objektu, tím více světla se od objektu odrazí. Data z projektoru a všech čtyř detektorů průběžně přežvýkával počítač a postupně vytvářel 2D snímky a nakonec i 3D model objektu.

Zvětšit obrázek

3D snímek polystyrenové hlavy bez použití kamery. Kredit: University of Glasgow

Extrémní varianta technologie ghost imaging si získala velkou pozornost a v těchto dnech se objevila na stránkách prestižního časopisu Science. Sami badatelé si pochvalují, že vlastně velmi rafinovaně proměnili projektor v pomyslnou kameru a detektory ve zdroje světla. Jejich výsledné snímky hlavy z polystyrenu totiž do značné míry odpovídají obrázkům, které by dostali, kdyby na pozici projektoru umístili obyčejnou kameru a namísto jednopixelových detektorů instalovali žárovky.

Zvětšit obrázek

Technologie ghost imaging bez kamery v akci. Kredit: University of Glasgow.

Robert Boyd z Univerzity v Rochesteru, New York komentuje výkon Padgettova týmu s nadšením. Jejich přízračné snímky jsou podle něj mnohem kvalitnější, než kdy dřív a lze z nich udělat obstojný 3D snímek zobrazovaného objektu. Parádní je také to, že tahle technologie může fungovat v rozličných oblastech elektromagnetického spektra. Tradiční digitální kamery buď v jiných než viditelných částech spektra vůbec nepracují anebo jsou nezřízeně drahé. S jednopixelovými detektory je to ale jiné. Nicméně, pokud jde o praktické aplikace jejich technologie, jsou lidé Padgettova týmu prozatím zdrženliví. Zhotovení snímku polystyrenové hlavy jim totiž trvalo zhruba půl hodiny. Rychlost snímání přitom závisí na obnovovací frekvenci použitého projektoru. Badatelé rozhodně chtějí novou technologii brzy prověřit s mnohem rychlejším projektorem. Pokud se jim povede přízračné zobrazování bez kamery solidně zrychlit, pak se určitě dočkáme nových generací zobrazovacích přístrojů, například v medicíně či bezpečnostních technologiích.

Literatura

NewScientist 16.5. 2013, Science 340: 844-847, Wikipedia (Ghost Imaging).