摘要：研究人员最近开发出一种创新的无镜头中红外成像系统，结合传统针孔成像技术和现代光学材料，能够在弱光条件下生成高清晰度的图像。这一突破性研究为夜间监测、工业检测和环境监测等领域提供了全新的可能性，展现了中红外成像的巨大潜力。

信息来源：https://scitechdaily.com/new-lensless-camera-sees-in-3d-using-ancient-pinhole-tech/

研究人员最近开发出一种创新的无镜头中红外成像系统，结合传统针孔成像技术和现代光学材料，能够在弱光条件下生成高清晰度的图像。这一突破性研究为夜间监测、工业检测和环境监测等领域提供了全新的可能性，展现了中红外成像的巨大潜力。

传统技术下的现代挑战

近年来，中红外成像技术受到越来越多的关注，尤其是在检测温度变化和分析分子指纹方面具有广泛应用。然而，许多现有的中红外相机由于成本高或对温度敏感，难以实现大规模使用。此外，基于透镜的成像系统通常会受到光学失真和有限景深的限制。这使得在某些场景下（如低光环境、长距离观察等）成为重大挑战。

研究人员使用激光在非线性晶体内形成一个微小的“光学针孔”，这也将红外图像变成传统硅基相机传感器可以检测到的可见光图像。通过这种设置，研究人员无需使用任何镜头即可捕捉到清晰、宽深度的图像，即使在非常低的光线下也是如此。图片来源：黄坤，华东师范大学

华东师范大学的研究团队意识到，传统的针孔成像技术，作为一种古老的图像创建方法，能够解决这些问题。通过建立一种高性能且经济实用的中红外成像系统，他们希望将这种方法应用于现代科技中，以克服现有技术的不足。

创新的无镜头成像系统

研究团队通过激光技术在非线性晶体中生成了一个微小的“光学针孔”，该方法的独特之处在于，它能够将红外图像转换为可见光，从而使得传统硅基相机能够捕捉到这些图像。这种新型成像设备不仅在清晰度和细节方面表现出色，而且在广深度范围内也能有效工作，尤其是在低光照条件下。

此次研究的关键是使用了具有特殊结构的非线性晶体，这种晶体能够同时接收来自多种方向的光线，增强了成像的宽广视角。研究小组在《光学》杂志上发表的论文中，详细描述了这种无镜头成像系统的工作原理与实验结果。

系统的设计不仅提高了感光灵敏度，还缩小了成像设备的体积，使其更适合携带和部署。在实验中，该系统成功实现了高达35厘米的景深和超过6厘米的视场角，令人印象深刻。

3D成像的应用潜力

除了常规成像，该系统还能够用于3D成像。研究团队利用同步激光脉冲创建飞行时间成像，并成功重建微米级的3D物体形状。即使在极低光照条件下，输入的光子数仅约1.5个，该系统仍能生成清晰的3D图像，通过对比两张不同距离物体的照片来计算深度，展现了其高度的精确性和实用性。

黄坤教授表示，这种无镜头的成像技术在多个领域具有较大的应用前景，包括夜间安全监控、工业质量控制和环境状态监测等。尤其是在环境保护和研究领域，该技术的潜力尤为突出，能够更好地监测温室气体排放等关键指标。

未来发展方向

尽管当前的无镜头中红外成像系统表现出色，但研究团队意识到该系统仍需进一步优化。现阶段，虽然技术上已经实现了概念证明，未来发展将集中在提高系统的启发式性能与敏感度，以适应不同场景的成像需求。研究小组计划进一步增强成像设备的转换效率和灵活性，从而扩大可用波长范围，并提高深度成像的动态控制能力。

在技术的持续进步与社会需求的推动下，这种新型无镜头成像系统的应用将在未来的监测技术、无损检测和科学研究中发挥越来越重要的作用。随着非线性材料和新型光源的不断发展，研究人员相信，这种创新技术将变得愈加紧凑，从而更容易地部署到各种实际应用场景中。

总而言之，无镜头中红外成像系统的成功开发，不仅体现了针孔成像技术在现代科技中的再应用，更为未来的成像技术开辟了新的可能性。科学家们期待更多深入研究的开展，以全面评估这一技术在不同领域的实际应用效果。

来源：人工智能学家