Физики описали и продемонстрировали возможность получения четырехмерных изображений при помощи массива микролинз из жидких кристаллов. Созданное устройство одновременно позволяет восстановить три пространственные координаты объектов в поле зрения, а также степень поляризации отраженного от них света.

Предложенная схема может стать основой для нового вида дешевых сенсоров, пишут авторы в журнале ACS Nano.

Обычные камеры, как и глаза человека, получают двумерное изображение. Ощущение трехмерности создается за счет дополнительных средств: глубина резкости, саккады, бинокулярность, смена перспективы, обработка изображения и так далее. Однако возможно и получение истинно трехмерных изображений, которые содержат исчерпывающую информацию о положении всех запечатленных объектов по всем трем пространственным осям. Это реализовано во многих техниках микроскопии, таких как конфокальная микроскопия, Оптическая когерентная томография или атомно-силовая микроскопия.

Упомянутые техники используют сложное и дорогостоящее оборудование, обладают внутренними ограничениями, зачастую требуют получения нескольких кадров для восстановления трехмерного изображения и сложных методов компьютерной обработки, что замедляет получение результатов и уменьшает потенциал применения.

Вместе с тем свет обладает дополнительными характеристиками, в первую очередь, поляризацией, которые также важны во многих технических и природных обстоятельствах. Для регистрации поляризации также разработаны специальные камеры, но они также, как правило, объемны и дороги. Исключение составляют системы на основе пассивных поляриметров, но они только сейчас начинают появляться.

Комбинация трехмерного изображения и по крайней мере одного параметра поляризации позволила бы получать четырехмерные изображения, содержащие массу информации, полезной в контексте исследования материалов, навигации и при изучении взаимодействия живых существ. Однако пока что удобного устройства с такими возможностями не создано.

Китайские ученые под руководством Янь-Цин Лу (Yan-qing Lu) из Нанкинского университета предложили новый подход к созданию подобной камеры, основанный на массиве небольших линз, в которых в качестве преломляющей среды выступают жидкие кристаллы.