Достижение в двухфотонном зрении: инфракрасные лазеры открывают доступ к невидимому

Исследователи из Международного центра изучения глаза (ICTER) сделали значительный шаг вперёд в области изучения двухфотонного зрения, открыв новые горизонты для диагностики в офтальмологии, а также технологий виртуальной и дополненной реальности (VR / AR). Двухфотонное зрение — это феномен, при котором глаз способен воспринять сверхкороткие импульсы инфракрасного лазера за счёт одновременного поглощения двух фотонов. Этот механизм позволяет видеть инфракрасный свет в виде различных цветов, хотя он и находится вне пределов видимого спектра.

Команда ICTER разработала методику для оценки яркости двухфотонных зрительных стимулов, которая ранее была применима только к видимому свету, но теперь охватывает также инфракрасный диапазон с переводом яркости в фотометрические единицы (кд/м2).


Достижение в двухфотонном зрении: инфракрасные лазеры открывают доступ к невидимому
Источник: DALL-E

«Мы смогли связать яркость двухфотонных стимулов с новой физической величиной, отражающей воспринимаемую яркость: ретинальным освещением в условиях двухфотонного восприятия. Это открывает новые возможности для исследований и разработок в области медицины и технологий виртуальной и дополненной реальности», — комментирует аспирантка Оливия Качкос из команды ICTER.

Исследование, опубликованное в журнале Biomedical Optics Express, продемонстрировало, что яркость двухфотонного стимула может достигать значений вплоть до 670 кд/м2 в безопасных для глаза условиях лазерной мощности. Это стало возможным благодаря регулировке мощности инфракрасного и видимого света так, чтобы их воспринимаемая яркость была одинаковой.


Прорыв в двухфотонном зрении: инфракрасные лазеры позволяют видеть невидимое
Иллюстрация оптической системы, использующей фемтосекундный лазер для формирования инфракрасного и видимого света, который проходит через различные оптические элементы, включая линзы, фильтры и сканеры, для управления их направлением, интенсивностью и спектром. Система включает плоскости зрачка и сетчатки глаза, а также сопряжённые плоскости для точной фокусировки. В графике показаны спектры лазеров и белого светодиода для определения длин волн света в эксперименте.
Источник: Biomedical Optics Express (2024). DOI: 10.1364/BOE.525180

«Целью нашего проекта было создание метода для оценки яркости двухфотонных зрительных стимулов. Стандартные методы недоступны за пределами видимого спектра, однако наше исследование открывает путь к их разработке», — прокомментировала доктор технических наук Катажина Комар.

Новая методика также дает возможность сравнивать яркость двухфотонных стимулов с традиционными дисплеями, использующими однофотонное зрение. Это имеет критическое значение для создания технологий будущего, таких как ретинальные дисплеи для дополненной реальности или усовершенствованные диагностические инструменты, такие как двухфотонная микропериметрия.


Прорыв в двухфотонном зрении: инфракрасные лазеры позволяют видеть невидимое
Схематическое представление методологии регулировки яркости стимулов. Источник: Biomedical Optics Express (2024). DOI: 10.1364/BOE.525180

«Наше исследование подчеркивает нелинейную природу двухфотонного зрения в продолжение предыдущих работ. Мы зафиксировали показателен повторяемости измерений на фоне с яркостью 10 кд/м2, что крайне важно для разработки будущих технологий», — добавляет профессор Мацей Войтковски.

Эта работа представляет собой значительный шаг в понимании двухфотонного зрения и его потенциала в медицине и современных технологиях.

 

Источник: iXBT

Читайте также