光学的な限界を克服する新イメージセンサー (New Image Sensor Breaks Optical Limits)

2025-12-23 アメリカ合衆国・コネティカット大学 (UCONN)

米国コネチカット大学(UConn)の研究チームが、新たなレンズ不要・光学限界を超える画像センサー技術「Multiscale Aperture Synthesis Imager(MASI)」を開発しました。このセンサーは、複数の光センサーが独立して収集した光の回折パターンを計算処理で後から位相同期させることで、従来の光学系が制約されてきた回折限界を超える高解像度・広視野の3Dイメージングを実現します。MASIはレンズを使わずに数センチ離れた位置からサブミクロン解像度で像を構築可能で、ソフトウェア主導の位相調整により物理的な干渉計の精密配置が不要です。この技術は、法医学、医療診断、産業検査、リモートセンシングなど幅広い分野での応用が期待されています。関連研究は学術誌 Nature Communications に掲載されました。

光学的な限界を克服する新イメージセンサー (New Image Sensor Breaks Optical Limits)
Professor Guoan Zheng’s lab developed a new image sensor that achieves optical super-resolution without lenses. Inspired by the telescope array that captured the first black hole image, the device uses multiple sensors working in concert, computationally merging their observations to see finer details (Contributed photo).

<関連情報>

マルチスケール開口合成イメージャー Multiscale aperture synthesis imager

Ruihai Wang,Qianhao Zhao,Tianbo Wang,Mitchell Modarelli,Peter Vouras,Zikun Ma,Zhixuan Hong,Kazunori Hoshino,David Brady & Guoan Zheng
Nature Communications  Published:26 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-65661-8

Abstract

Synthetic aperture imaging has enabled breakthrough observations from radar to astronomy. However, optical implementation remains challenging due to stringent wavefield synchronization requirements among multiple receivers. Here we present the multiscale aperture synthesis imager (MASI), which utilizes parallelism to break complex optical challenges into tractable sub-problems. MASI employs a distributed array of coded sensors that operate independently yet coherently to surpass the diffraction limit of single receiver. It combines the propagated wavefields from individual sensors through a computational phase synchronization scheme, eliminating the need for overlapping measurement regions to establish phase coherence. Light diffraction in MASI naturally expands the imaging field, generating phase-contrast visualizations that are substantially larger than sensor dimensions. Without using lenses, MASI resolves sub-micron features at ultralong working distances and reconstructs 3D shapes over centimeter-scale fields. MASI transforms the intractable optical synchronization problem into a computational one, enabling practical deployment of scalable synthetic aperture systems at optical wavelengths.

0403電子応用
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