鬼影成像引起了极大的兴趣，因为它可以用低成本的单像素探测器而不是复杂的，通常是昂贵的相机来执行。当与压缩感知计算方法结合时，重影成像还可以实现比传统方法更高的灵敏度和更快的成像，尤其是在非可见波长范围内。

在光学学会(OSA)期刊OpticsExpress中，来自东京大学的研究人员描述了他们如何用新开发的基于芯片的光学相控阵(OPA)取代通常用于重影成像的庞大光学元件，其尺寸仅为4×4毫米。

“如果将低成本的单芯片成像设备商业化，它将能够实现低成本激光雷达，这是自动驾驶汽车，无人驾驶飞机和自主机器人使用的技术，可以看到他们的环境，”负责研究团队的TakuoTanemura说道。。“此外，小型成像设备可以嵌入到智能手机中，以改善3D成像和医疗监控。”

更快，更低成本的成像

幽灵成像通过用随时间变化的随机散斑图案照亮物体来工作。将透过物体的透射(或反射)光焦度与散斑图案的强度分布相关联，可以获得物体的图像。

尽管这种成像方法是在10多年前提出的，但是用于产生散斑照明图案的庞大且缓慢的空间光调制器使得鬼影成像主要受制于实验室。

在这项新工作中，研究人员克服了应用大规模OPA的固有挑战，这些OPA使用一系列可调整的集成波导元件来控制光的相位。他们没有试图精确对准所有光学相位，这在实践中具有挑战性，他们设计了一种OPA，其中相位控制元件随机运行。这使他们能够生成随机变化的散斑图案，这对于鬼影成像是​​完美的。

“与使用大而慢(通常在千赫范围内工作)的空间光波调制器的鬼影成像的先前实现相比，使用集成相控阵更紧凑并且成本更低，”Tanemura说。“我们的方法也有可能达到大于千兆赫的运行速度，比基于SLM的方法快6个数量级。”

为了创建随机散斑图，研究人员将快速变化的随机电信号应用于OPA上的128个集成移相器元件。他们展示了在X方向上具有超过90个可分辨点(由移相器的数量确定)和在Y方向上的14个像素(由测试的波长数确定)的2D成像。结果与理论预测一致。

更小，更便宜的激光雷达

“这种类型的成像设备对LIDAR特别有用，LIDAR目前使用笨重的机械镜来控制激光束产生3D图像，”Tanemura说。“据估计，激光雷达的成本，尺寸和响应时间需要减少1到2个数量级才能广泛应用于非豪华大众汽车。芯片级鬼影成像设备可以实现这一目标。”

研究人员将继续致力于使新技术更加实用。他们正在试验电光移相器，可以将OPA操作增加到超过千兆赫兹的速度。他们还计划进一步提高扫描速率，并希望将所有光学组件集成到与OPA相同的芯片上，以实现2D和3D成像，而无需任何片外组件。

“如果我们能够将所有必要的组件(包括光源和探测器)集成到芯片上，那么就可以使用单芯片重影成像设备，”Tanemura说。