Группа ученых из Университета Иоганна Кеплера в Австрии разработала устройство получения изображения с помощью одного полимерного листа – плоского, гибкого и прозрачного. Исследователи утверждают, что новый видеосенсор сможет найти свое место в таких устройствах, как цифровые камеры и медицинские сканеры. Это изобретение также положит начало новому поколению смартфонов, планшетов и телевизоров, управляемых жестами. Полимерный лист, используемый в устройстве обработки изображений, напоминает гибкую пластиковую пленку, но использует флуоресцентные частицы, чтобы захватить входящий свет до того, как его часть будет передана ряду датчиков, расположенных по краям. В прозрачном листе отсутствуют внутренние компоненты и видимая электроника. Разработчики предполагают, что прозрачный лист будет идеальным для использования в будущих устройствах, которые полагаются на жесты, а не на сенсорный интерфейс.
Полимерная пленка, известная как люминесцентный концентратор (luminescent concentrator, LC) является основой для нового устройства формирования изображения. Датчик покрыт крошечными флуоресцентными частицами, которые поглощают определенную длину волн света, прежде чем повторно излучить его на большую длину волны. Пока большее количество света, попадая на полимерный лист, будет проходить насквозь, часть света будет проходить через внутреннюю часть пленки к краям. Это позволяет ряду оптических датчиков (по аналогии с 1-D камерой – обскура), расположенных вокруг внешнего края листа, захватить в ловушку свет и посылать информацию на компьютер, который объединяет в себе полученные сигналы для создания черно-белого изображения.
В отличие от приборов с зарядовой связью (ПЗС) в большинстве потребительских видеокамер, которые делятся на отдельные пиксели, люминесцентный концентратор вместе с тепловизором, функционирует как единый собиратель света, где свет со всех точек поверхности перемещается на край датчиков. Поэтому задача заключается в определении именно того места, где свет попадает на поверхность.
Чтобы решить эту задачу, ученые использовали тот же подход, что и в предыдущем эксперименте, в котором они использовали ослабление света, чтобы отслеживать одну точку лазера на экране. Когда свет проходит через полимер к краям, он становится тусклее. Измерив относительную яркость света, попадающего на ряд датчиков, исследователи смогли установить, где на поверхности полимера прошел свет. Это было сделано путем измерения, сколько света проходит с каждого направления и с каждой части ряда датчиков на край пленки. Оттуда изображение было преобразовано, используя технику, аналогичную рентгеновской компьютерной томографии или КТ.
“В технологии КТ, невозможно восстановить изображение из одного измерения рентгеновского рассеивания вдоль одного направления сканирования “, – отметил Оливер Бимбер (Oliver Bimber), член исследовательской группы. “С несколькими из этих измерений, полученными с различных положений и направлений, это становится возможным. Наша система работает таким же образом, но там, где КТ использует рентгеновские лучи, наша методика использует видимый свет “.
Текущее разрешение сенсора по-прежнему остается на низком уровне 32х32 пикселя, в основном из-за низкого расхода фотодиодов, используемых в устройстве. В конечном счете, датчик изображения может быть использован в прозрачных интерфейсах, которые покрывают устройства, такие как телевизоры и другие устройства с дисплейными технологиями. Например, он мог бы предложить контроль жестами в видеоиграх без использования камеры и без устройств отслеживания движений. Гибкость материала означает, что он также может быть использован в качестве устройства ввода на изогнутых объектах, и, наконец, с помощью нескольких слоев прозрачного полимера, возможно захватить различные длины волн в каждом слое и таким образом создавать цветные изображения.