Технологии псевдоповерхностей высших порядков на грани науки и фантастики

Это означает, что один объектив может выполнять функции сразу нескольких наблюдательных каналов:

– Фокусировать свет с разных углов в разных точках приёмника;

– Вести наблюдение с широким углом обзора, одновременно выявляя детали в нескольких секторах;

– Создавать множественные, параллельные поля зрения, сопоставимые с массивом мини-объективов, но без усложнения сопутствующей оптики или электроники;

– Работать по принципу пространственно-селективного траекторного приёма: каждое направление входного сигнала имеет свой «путь» в структуре объектива, тем самым снижая уровень внутренних переотражений и кросс-помех.

Уникальное поведение лучей на псевдоповерхности открывает путь к созданию телескопов, у которых появляется мульти фокусное пространственное восприятие. Это кардинально отличается от классических зум-систем и цифровой обработки: здесь само физическое распространение света по геометрии создаёт условия, при которых разные сектора обзора собираются в свои жёстко организованные фокусные узлы.

Особенности такой оптической геометрии:

– Фокусные зоны могут быть точечными (узловые), кольцевыми, эллиптическими или распределёнными в зависимости от формы кривизны;

– Одна и та же псевдоповерхность может обслуживать несколько спектральных диапазонов при соответствующем подборе материала подложки;

– Возможна реализация соответствия «угол-позиция» без движущихся компонентов – например, телескоп обнаруживает объекты на фоне звёздного неба сразу в нескольких направлениях без вращения;

– При правильной настройке геометрии достигается пространственное и спектральное разделение сигнала без применения дисперсионных призм или интерферометров.

Реализация таких телескопов возможна с использованием:

– 3D-печатной геометрической оптики из прозрачных диэлектриков (например, фото полимеров, кварцевых пластин);

– Многослойных композитов, где каждый слой несёт свою псевдогеометрию и фокусирует в свою плоскость;

– Гибридных структур на переменной геометрии с использованием жидкостных мембран или фоточувствительных материалов;

– Метаповерхностей с нано структурированными зонами фокусировки, запрограммированными на конкретные углы и частоты.

Преимущества по сравнению с классическими телескопами:

– Многоугловое наблюдение без механического сканирования;

– Компактность (одна геометрическая структура заменяет набор линз и зеркал сложной формы);

– Устойчивость к механическим и термическим деформациям – особенно при использовании монолитных псевдоповерхностей;

– Возможность одновременного наблюдения как ближних, так и дальних объектов в разных масштабах и направлениях;

– Прямая интеграция с фотодетекторами нового поколения – каждый фотодиод работает в своей «фокусной точке», превращая телескоп в массив пространственно управляемого приёма.

Применения:

– Астрономия и космическое наблюдение. Создание компактных телескопов для спутников и исследовательских миссий с многолучевым наблюдением;

– Наземная и атмосферная визуализация. Системы видеоконтроля, способные охватывать широкую область и концентрировать внимание на множестве направлений одновременно;

– Терагерцовая и инфракрасная оптика. Геометрически согласованная обработка сигналов с высокой точностью позиционирования;

– Лазерная безопасность и обнаружение. Объект, двигающийся с угловым смещением, может быть зафиксирован в отдельной фокусной зоне без перенастройки системы;

– Биомедицинская оптика. Одновременное наблюдение за многими микро областями – тканями, клеточными образованиями – при микроскопическом или макроскопическом увеличении.

Таким образом, гео-оптические телескопы представляют собой шаг в сторону архитектур интеллектуального зрения: конструкций, которые способны «понимать» направление света без вмешательства управляющей электроники, принятия на себя логики восприятия окружающего мира исключительно за счёт формы. ГВИ позволяет организовать восприятие как многопроекционное, многоспектральное и в высшей степени пространственно структурированное – телескоп, который видит «много сразу», с минимальными затратами энергии и пространства.

3.2 Многоканальные сенсоры.

Многоканальные сенсоры на основе псевдоповерхностей представляют собой концептуально новый класс измерительных устройств, в которых чувствительные функции реализуются не как совокупность отдельных элементов, а как согласованное поведение одной непрерывной геометрически-программируемой поверхности. Такая поверхность объединяет несколько независимых, но коррелированных зон восприятия, каждая из которых обладает уникальной чувствительностью к определённым параметрам окружающей среды – будь то давление, температура, акустическая частота, механическая деформация или электромагнитная нагрузка.

Псевдоэллипсоиды, псевдопараболоиды и особенно псевдосферы с переменной отрицательной кривизной обладают характерной топологией, при которой геометрически обособленные области самопроизвольно становятся локализованными резонансными зонами. Каждая такая зона в зависимости от своей кривизны, толщины, отражательных свойств и материала фокусирует и усиливает воздействие определённого внешнего сигнала – будь то акустика, тепловой импульс или волновая модуляция. В результате одна и та же поверхность может одновременно выполнять функции сразу нескольких сенсорных каналов, каждый из которых обладает собственной пространственной сигнатурой и частотно-избирательной характеристикой – без необходимости в независимых датчиках, контроллерах и проводных соединениях.