Revoluce ve snímacích čipech složených z nanovláken

Senzory v kamerách jsou složené z RGB pixelů a filtrů, které zachytávají pouze část světla. Vědci teď vytvořili čip z nanovláken pro konkrétní frekvence.
Revoluce ve snímacích čipech složených z nanovláken

V mobilních zařízeních už máme moderní senzory, které jsou schopné zachytit světlo v rozlišení několika milionů pixelů a jen těžko si už představujeme to, že se vlastně jedná o neuvěřitelný vědecký nástroj, který měří vlastnosti okolních fotonů. Fotony dopadající na jednotlivé pixely jsou převedeny do elektronického signálu, poté se zpracují pro následnou reprezentaci na displeji, na kterém jsou fotony opět vytvářeny a vysílány. Až nakonec dorazí do našich očních senzorů (kde jsou opět převedeny do elektrických impulzů pro zpracování naší neuronovou sítí.)

V současnosti používáme ale poměrně zastaralou technologii pro snímání světla. Čipy jsou většinou tvořené soustavou RGB pixelů, které jsou určené pro zachytávání fotonů pouze s omezenou vlnovou délkou. Nutná filtrace světla ale přináší velké ztráty informací. Výroba čipů s vyšším rozlišením je v rámci malé plochy stále těžší a zvyšování rozlišení v této konfiguraci RGB pixelů s filtrem nevede nutně k příliš lepším výsledkům.

Nanovlákna: jde to i bez filtru a RGB pixelů

Vědci z Harvardovy univerzity v Cambridgi ve spolupráci se společností Zena Technologie poprvé představili nový funkční snímací čip, který neobsahuje žádné filtry a jednotlivé pixely jsou tvořené z křemíkových nanovláken s různými poloměrem. Nanovlákna zachytávají konkrétní vlnovou délku (frekvenci) světla právě dle jejich poloměru.

Klepněte pro větší obrázek
Struktura snímacího čipu tvořeného z vertikálně uspořádaných nanovláken (Zdroj: ACS)

Pro vytvoření snímacího čipu tvořeného pomocí nanovláken bylo nutné zjednodušit výrobní proces, který zahrnuje uspořádání většího počtu nanovláken do přesně dané struktury pixelů, které zachytávají světlo – stačí pouze jeden litografický proces. Struktura nanovláken je jednodušší na výrobu než běžné RGB senzory. Každé nanovlákno je přitom teoreticky možná vyrobit s rozdílným poloměrem tak, aby zachytávalo velmi přesnou frekvenci světla. Díky tomu lze zachytit potřebné spektrum dle potřeb a nedochází k žádné ztrátě informace skrze filtry.

První barevné snímání

Kromě zjednodušení výroby se vědcům podařilo vyrobit barevný snímací čip, který obsahoval soustavu pouze 100 × 100 vertikálně uspořádaných nanovláken s poloměry 80, 100, 120 a 140 nm. Rozlišení čipu je tedy pouze 0,01 MPix.

Klepněte pro větší obrázek
První barevná fotografie pomocí čipu z nanovláken - 100 × 100 pixelů (Zdroj: ACS)

Výsledkem je první testovací fotografie, která ukázala, že je tato technologie schopná zachytiti barvy podobně jako současné běžné čipy s RGB pixely a to bez nutnosti použití jakéhokoli filtru. Díky tomu tato technologie umožňuje mnohem efektivnější snímání světla v celém spektru se snadnou možností zvýšení rozlišení a rozsahu. Stačí v rámci čipu vyrobit nanovlákna s různým poloměrem.

Vyšší rozlišení, větší rozsah

Nyní je v plánu posunout tuto technologii opět o další kus dále. Vědci se tak zaměřují nejen na vyšší rozlišení, které by mělo jít velmi snadno zvyšovat a dosáhnout tak mnohem přesnějších čipů, ale také zvětšení rozsahu snímaných frekvencí.

Soustava nanovláken s různým poloměrem totiž poměrně snadno umožní snímat nejen viditelné spektrum, ale i nižší a vyšší frekvence na jednom čipu. To může do budoucna vést ke zcela novým možnostem, které mohou být důležité například i pro budoucí generaci robotů, které budou mít mnohem větší snímací spektrum reality než člověk nebo různé druhy zvířat.

Klepněte pro větší obrázek

Vědci musí ale ještě vyřešit další řadu problémů, které brání komerční výrobě a použití třeba v případných mobilních zařízeních a fotoaparátech. Už teď je ale jasné, že fotografie a videa v budoucnu budou mít nesrovnatelně lepší kvalitu a v rámci miniaturní plochy třeba u čipu v mobilním zařízení bude možné snímat s takovou citlivostí a přesností, že si o tom současné a nejdražší DSLR mohou jen nechat jen zdát.

Ale to nejdůležitější je, že budeme moci stále přesněji snímat realitu kolem nás a data znovu reprezentovat pomocí displejů – třeba ve virtuální realitě.

Témata článku: Technologie

14 komentářů

Nejnovější komentáře

  • TechGuy 13. 4. 2014 23:03:21
    Nemyslí si snad tady někdo, že něco takového, (viz. obrázek), by bylo...
  • libor007 13. 4. 2014 19:05:17
    Takže budeme fotit v mobilu s milimetrovým objektivem kvalitněji, než v...
  • Pavel Stanky 13. 4. 2014 17:53:15
    ... kriminálka Las Vegas hadra ... :-) “Fotony dopadající na jednotlivé...
Určitě si přečtěte

Nokia se začala kamarádit se Xiaomi. Dočkáme se dvoubarevných prodejen?

Nokia se začala kamarádit se Xiaomi. Dočkáme se dvoubarevných prodejen?

** Nová aliance v mobilním světě má modro-oranžovou barvu ** Spojenci mohou vzájemně využívat patenty i technologie ** Jak se ale budou prát na přesyceném trhu smartphonů?

19.  7.  2017 | Láska Jan | 14

Proč nejezdíme v robotických autech? Vždyť technologie prakticky existuje

Proč nejezdíme v robotických autech? Vždyť technologie prakticky existuje

** Technologie opět předběhla dobu ** Technologie autonomních vozů je stále pokročilejší ** Jenže na to není naprosto připravená dopravní legislativa

16.  7.  2017 | Polesný David, Čížek Jakub | 2

Povedené vozítko: Koncepční rover NASA vypadá jako Batmobil

Povedené vozítko: Koncepční rover NASA vypadá jako Batmobil

15.  7.  2017 | VTM.cz , Černý Jiří

Xiaomi není výrobce. Přečtěte si, jak funguje tenhle fenomén

Xiaomi není výrobce. Přečtěte si, jak funguje tenhle fenomén

** Xiaomi je fenomén a dělá věci jinak. ** Do zákulisí nás nechá nahlédnout odborník na čínský trh. ** Pojem „výrobce“ dnes neznamená, co si patrně myslíte.

12.  7.  2017 | Posejpal Jan | 29

Tyto chytré hodinky nemusíte dávat na nabíječku. Dobijí se samy díky pohybu ruky

Tyto chytré hodinky nemusíte dávat na nabíječku. Dobijí se samy díky pohybu ruky

** Nový typ hodinek se chlubí tím, že je nebudete muset připojovat k nabíječce ** Nabíjení probíhá pomocí známého principu kinetické energie ** Stačí ale tato technologie na chod chytrých hodinek?

10.  7.  2017 | Javůrek Karel | 10


komerční sdělení

Komerční sdělení