Исследователи Чанчуньского института оптики, точной механики и физики Китайской академии наук направили свет из пяти инфракрасных подполей на один небольшой детектор. Система определяет направление на точечный источник не только по месту, где появился сигнал, но и по форме светового пятна. В испытаниях на записанных траекториях она правильно распознала подполе примерно в 89% случаев. О результате 13 ноября 2026 года сообщил Phys.org, сославшись на статью в журнале Optics & Laser Technology (DOI: 10.1016/j.optlastec.2026.116357).

Направление зашифровано в форме пятна

Обычная широкоугольная инфракрасная камера направляет свет из разных частей сцены на разные участки большой матрицы. В разработанной китайскими исследователями системе центральное, верхнее, нижнее, левое и правое подполе используют один и тот же участок небольшого детектора. Так можно обойтись без большой матрицы, но возникает другая трудность: источники из разных направлений могут дать сигнал в одной и той же точке.

Система различает такие сигналы по форме изображения точечного источника. Отражающий модуль складывает световые пути, а цилиндрический элемент управляемо вносит астигматизм и кому, то есть оптические искажения. Пятно становится несимметричным: меняются его ориентация, ширина и вытянутость.

При распознавании система измеряет центр пятна, его ширину по главным осям, отношение сторон и ориентацию, а затем сравнивает эти параметры с калибровочными образцами. Ближайший образец указывает подполе, откуда пришёл сигнал. Этот способ использует функцию рассеяния точки: небольшое изображение, которое точечный источник оставляет на детекторе.

Сначала разработчики смоделировали систему в программе Zemax, затем собрали лабораторный прототип для коротковолнового инфракрасного диапазона. В испытаниях вытянутость пятна менялась при изменении кривизны цилиндрического элемента в том же общем направлении, что и в расчётах. Ошибки при распознавании записанных траекторий возникали главным образом в переходных классах, где формы соседних пятен труднее различить.

Представим условный случай: два источника дают сигнал в одной точке детектора. Пятно от одного вытянуто вертикально, а от другого, пришедшего из иного подполя, наклонено. Если эти формы измерили заранее при калибровке, система сможет использовать их как оптические метки. Пример поясняет принцип, но не означает, что метод одинаково хорошо подходит для любой сцены.

Авторы рассчитали систему на изолированные или слабо перекрывающиеся точечные цели. В плотной сцене сигналы множества объектов накладываются, и форму отдельного пятна сложнее выделить. На распознавание также влияют калибровка, выделение переднего плана, ошибки юстировки, производственные допуски и шум детектора. Число форм, которые система может надёжно различить, ограничено. Авторы считают, что эти факторы нужно проверить дополнительно, а число распознаваемых подполей увеличить.

Описание подобных оптических разработок требует точной работы с методикой и ограничениями, как и подготовка научных статей. Сам результат пока относится к лабораторному прототипу и не доказывает пригодность системы для плотных инфракрасных сцен.

Схема показывает, как оптический модуль изменяет форму пятна точечного инфракрасного источника и по этим признакам определяет одно из пяти подполей.

Фото: Nic Wood / Pexels