Сегодня 31 августа 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные создали пиксель, который научит дисплеи видеть

Для ряда приложений было бы заманчиво объединить функции дисплея и камеры в одном решении. Это могут быть адаптивная оптика, анализаторы материалов, стереоскопические дисплеи и просто компактные AR/VR-очки, которым не нужна отдельная камера. На практике мы имеем либо светочувствительный пиксель в камере, либо светоизлучающий — в дисплее. К счастью, учёные из Швейцарии изобрели новый пиксель, обладающий одновременно всеми этими свойствами.

 Источник изображений: ETH Zurich

Источник изображений: ETH Zurich

О разработке сообщили исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich). Они представили новый тип оптического пикселя, который может работать в двух направлениях: как элемент дисплея, формирующий свет, и как сенсор, анализирующий падающее на него излучение. Свой пиксель они назвали Fourier pixel — «пиксель Фурье».

В отличие от обычных пикселей камер и экранов, которые обычно либо регистрируют интенсивность света, либо излучают его, новая структура способна управлять и считывать сразу несколько параметров электромагнитной волны: амплитуду, фазу и поляризацию. Это не только открывает путь к устройствам, где камера и дисплей могут быть объединены на уровне одного и того же массива пикселей, но также позволяет извлекать из света массу ценной информации.

Принцип работы пикселя Фурье основан на поверхностных плазмон-поляритонах — когерентных волнах, распространяющихся вдоль металлической поверхности. Вся магия процесса использует довольно простую математику преобразований Фурье. Благодаря этой математике можно заранее рассчитать рельеф поверхности пикселя, по которому будут «прокатываться» электромагнитные волны плазмон-поляритонных взаимодействий. Исходя из рельефа, электромагнитные волны будут вступать во взаимодействие друг с другом (интерферировать), излучать или реагировать на падающий свет — и всё это строго в рамках допустимого. Более того, рельеф может служить своего рода вычислителем, производя над волнами определённые математические действия просто в силу естественных физических процессов поведения волн.

В общем случае падающий на пиксель Фурье свет сначала возбуждает такую поверхностную волну, затем она доходит до специально сформированного «элемента Фурье» — микроструктуры с волнистым профилем, рассчитанным методами анализа Фурье. Эта структура рассеивает поверхностную волну обратно в свободное пространство, но уже с заданным распределением амплитуды и фазы. По сути, форма поверхности играет роль миниатюрного дифракционного процессора: нужный оптический фронт рассчитывается через обратное преобразование Фурье. Сам рельеф заранее изготавливается на пикселе с нанометровой точностью, с чем сегодня нет никаких проблем.

Пиксели Фурье, в силу своих физических особенностей, способны анализировать все составляющие света, включая поляризацию (они банально на неё реагируют заранее заданным образом), амплитуду и фазу. При этом они также способны излучать свет с учётом этих параметров, причём с заданной длиной волны — нужным цветом. Подобные возможности, например, позволяют создавать свет в виде пончика с дыркой посередине, просто управляя фазой и поляризацией излучаемого света.

Матрицы из пикселей Фурье будут способны одновременно показывать цветную картинку и анализировать материалы по рассеиваемому ими свету, создавать трёхмерное изображение в пространстве, как на голографических дисплеях в «Звёздных войнах», адаптировать фокусное расстояние микроскопов и телескопов в зависимости от наблюдаемых объектов и компенсировать турбулентность атмосферы. Наконец, подобные возможности были бы востребованы в телекоммуникациях, а также в оптических и квантовых вычислениях.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про на острие науки

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
В недрах Марса обнаружилась массивная «тепловая аномалия» — возможно, это результат древнего космического ДТП 20 мин.
Никому ни слова: операторы ЦОД в США всё чаще заключают тайные соглашения в властями, прикрываясь NDA 2 ч.
TSMC намерена в 50 раз повысить производительность ИИ-систем — помогут 3D-чипы и кремниевая фотоника 3 ч.
G.Skill представила комплект Flare X5X DDR5-6000 с технологией разгона AMD EXPO ULL для систем на Ryzen 4 ч.
Очередная доставка астронавтов и космонавта на МКС задержится из-за технических проблем у корабля SpaceX Dragon 5 ч.
Поставщики облачных услуг в Бразилии возьмут на вооружение оптические диски Folio Photonics 6 ч.
Гибрид Xiaomi Skynomad N90 Max проехал в реальных условиях 1230 км без подзарядки и дозаправки 6 ч.
FPGA AMD Versal RF получат поддержку UCIe 1.1 6 ч.
Российские цены на оперативную память и SSD для серверов выросли вдвое — снижения цен пока не предвидится 6 ч.
Лиха беда начало: Longsys станет третьим китайским чипмейкером, который выйдет на биржу в этом году 9 ч.