Технологии визуализации давно изменили науку, медицину и промышленность, но у оптики оставалось жёсткое ограничение: либо высокая детализация, либо широкий обзор. Учёные десятилетиями упирались в физические пределы света, которые мешали сделать компактные и универсальные системы съёмки.
Команда под руководством профессора Гуоаня Чжэна из Университета Коннектикута представила систему MASI (Multiscale Aperture Synthesis Imager). Идея основана на принципе синтетической апертуры — том самом, который позволил радиотелескопам получить изображение чёрной дыры. Проблема в том, что для видимого света этот метод считался практически неприменимым: длины волн слишком малы, а требования к синхронизации датчиков — почти фантастические.
В MASI применяется иной подход. Вместо того чтобы заставлять несколько оптических сенсоров работать в идеальном физическом согласии, система позволяет каждому из них измерять свет независимо. Дальше в дело вступает софт: алгоритмы «договариваются» между собой уже после съёмки, выравнивая фазы и собирая данные в одно целое изображение.
Ключевое отличие MASI от обычных камер и микроскопов — отсутствие традиционных линз. Сенсоры фиксируют не картинку, а дифракционные узоры, то есть то, как свет рассеивается после взаимодействия с объектом. Затем система вычислительно восстанавливает форму световой волны и «возвращает» её назад, к объекту. В итоге получается виртуальная апертура, по размерам превосходящая любой отдельный сенсор, с разрешением меньше микрона и широким полем зрения.
Без линз исчезают ограничения по расстоянию до объекта, габаритам оптики и сложности масштабирования. Такие системы потенциально подойдут для медицины, криминалистики, промышленного контроля и удалённого наблюдения — везде, где нужна высокая детализация без громоздкого оборудования. Главное же — разработка легко масштабируется: добавлять сенсоры проще, чем строить всё более сложные оптические системы.