پژوهشگران مؤسسه فناوری ETH زوریخ موفق به توسعه نسل جدیدی از پیکسلها شدهاند که علاوه بر تولید تصویر، قادر به تحلیل نور و ثبت تصاویر نیز هستند. این فناوری میتواند در آینده مسیر ساخت دستگاههایی را هموار کند که بهطور همزمان نقش نمایشگر و دوربین را ایفا میکنند.
تا امروز، پیکسلها تنها یکی از دو وظیفه را بر عهده داشتند. یا در نمایشگرها نور را تولید و کنترل میکردند یا در حسگرهای دوربین، نور را دریافت و ثبت میکردند.
حال یک تیم پژوهشی در دانشگاه ETH Zurich پیکسلهای جدیدی به نام Fourier Pixels معرفی کرده است که میتوانند هم نور را کنترل کنند و هم ویژگیهای آن را اندازهگیری و تحلیل کنند.
بهرهگیری از تداخل امواج نور
فناوری جدید بر پایه پدیده فیزیکی «تداخل امواج نور» توسعه یافته است. پژوهشگران با طراحی سطوحی در مقیاس چند نانومتر، مسیر حرکت امواج سطحی را کنترل کرده و از طریق تداخل آنها، تصاویر و الگوهای نوری ایجاد میکنند. همین سازوکار در جهت معکوس نیز به پیکسل اجازه میدهد ویژگیهای نور ورودی را تحلیل کند.
یانیک گلاوزر، دانشجوی دکتری این پروژه، میگوید:
پیکسلهای فوریه علاوه بر شدت نور، میتوانند ویژگیهای دیگری مانند قطبش نور را نیز کنترل کنند.
این دو ویژگی مهم در بسیاری از سامانههای اپتیکی پیشرفته کاربرد دارند.
از پرتوهای دوناتی تا تصاویر رنگی
همچنین پژوهشگران نشان دادهاند که این فناوری میتواند پرتوهای نوری با شکلهای خاص، از جمله پرتوهای حلقهای یا «دوناتشکل»، تولید کند که در حوزههایی مانند تصویربرداری پیشرفته، میکروسکوپهای نوری و ارتباطات کوانتومی کاربردهای بالقوه دارد.
قابلیت این فناوری تنها به تولید نور محدود نمیشود. پژوهشگران اعلام کردهاند که همان پیکسل میتواند برای تحلیل نور ورودی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
ساندر فونک، پژوهشگر پسادکتری این پروژه، در اینباره میگوید:
ما میتوانیم از همان اصل تداخل و تحلیل فوریه در جهت معکوس استفاده کنیم تا نور را با همان پیکسل تحلیل کنیم. از آنجا که پروفایل سطحی این پیکسلها با استفاده از تحلیل فوریه قابل محاسبه است، میتوان کنترل و تحلیل دامنه، فاز و قطبش نور را همزمان در یک پیکسل واحد ادغام کرد.
به این ترتیب، همان ساختاری که تصویر تولید میکند، میتواند ویژگیهای نور را نیز اندازهگیری کند.
مسیر ساخت نمایشگرهای دوربیندار
پژوهشگران معتقدند این فناوری میتواند در آینده به تولید دستگاههایی منجر شود که نمایشگر و دوربین را در یک پنل واحد ترکیب میکنند. دیوید نوریس، استاد آزمایشگاه مهندسی مواد نوری ETH زوریخ و سرپرست پروژه:
پیکسلهای جدید ما برای کنترل و تحلیل نور میتوانند در حوزههای مختلفی، از تلویزیونها و دوربین تلفنهای هوشمند گرفته تا ارتباطات فیبر نوری، به ابزاری کاربردی تبدیل شوند.
او همچنین درباره چشمانداز بلندمدت این فناوری میگوید از آنجا که محاسبات ریاضی میتواند مستقیماً روی خود پیکسل انجام شود، در آینده شاید این پیکسلها بتوانند بدون نیاز به پردازش توسط رایانه، به تصاویر ثبتشده واکنش نشان داده و الگوهای نوری دلخواه را تولید کنند.
در گام بعدی، تیم تحقیقاتی قصد دارد آرایهای متشکل از تعداد زیادی از این پیکسلهای فوریه توسعه دهد که میتواند پایه ساخت نسل آینده نمایشگر-دوربینهای دوطرفه و سامانههای اپتیکی هوشمند باشد.
نتایج این پروژه در نشریه معتبر Nature منتشر شده است.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت