Giętkie i całkowicie przezroczyste urządzenie do obrazowania

W austriackim laboratorium powstało płaskie, giętkie i przezroczyste urządzenie do obrazowania z wymiennego arkusza polimeru. Fluorescencyjne cząstki wychwytują promieniowanie na wejściu i przekierowują jego część na rozmieszczoną na obrzeżach macierz czujników.

Zgodnie z naszą wiedzą, jako pierwsi zaprezentowaliśmy czujnik obrazu, który jest zarówno w pełni przezroczysty - nie zawiera zintegrowanych mikrostuktur, np. obwodów - jak i giętki oraz skalowalny - zaznacza Oliver Bimber z Uniwersytetu Johannesa Keplera w Linzu.

Wynalazek wyprodukowano z koncentratora luminescencyjnego. Wysyca się go cząstkami luminoforu, które pochłaniają fale o specyficznej długości (np. niebieskie), a następnie reemitują je, nieco zwiększając długość (np. jako promieniowanie zielone). Część reemitowanego fluorescencyjnego światła się rozprasza, ale reszta przemieszcza się przez polimerowy film w kierunku krawędzi, gdzie znajduje się macierz czujników optycznych (Austriacy porównują je do kamer otworkowych 1D). Na końcu komputer kompiluje dane, generując utrzymany w szarościach obraz.

By koncentrator luminescencyjny działał jak urządzenie do obrazowania, zespół Bimbera musiał umieć precyzyjnie określić, na jaką część filmu padło światło. Był to nie lada problem, bo arkusza polimeru nie da się podzielić na piksele. Fluorescencyjne światło ze wszystkich punktów na powierzchni rozchodzi się do wszystkich czujników na obrzeżach. Naukowcy porównują tę sytuację do określania stacji, na której ktoś wsiadł do metra, po tym jak komplet pasażerów wysiadł ze składu na końcowej stacji. Z pomocą przyszło badaczom zjawisko osłabiania światła podczas pokonywania polimeru. Im dłużej się ono przemieszcza, tym bardziej przyćmione się staje. Mierząc relatywną jasność światła docierającego do macierzy czujników, można więc stwierdzić, w jakim punkcie filmu doszło do kontaktu.

W tomografii komputerowej nie da się zrekonstruować obrazu, bazując na pojedynczym pomiarze pochłaniania, dlatego lampa rentgenowska wiruje w płaszczyźnie prostopadłej do długiej osi pacjenta, a układ detektorów rejestruje osłabienie promieniowania X po przejściu przez ciało. W czasie obrotu lampy wybrana warstwa ciała jest zatem eksponowana z wielu stron, pod różnymi kątami. W technologii Austriaków jest podobnie, tylko zamiast promieniowania rentgenowskiego wykorzystuje się światło widzialne.

Rozdzielczość prototypów jest niska (32x32 piksele), głównie za sprawą niekorzystnego stosunku sygnału do szumu w zastosowanych fotodiodach. Naukowcy zamierzają poprawić rozdzielczość za pomocą metody próbkowania, a mianowicie rekonstruując obraz z maksymalnej liczby punktów filmu (oddalonych od siebie na ostatecznym obrazie o mniej niż 1 piksel). To nie wymaga użycia lepszych fotodiod - podkreśla Bimber.

Zespół uważa, że opisane urządzenie znajdzie zastosowanie w komputerach czy systemach do gier. Kontrola gestami będzie możliwa bez kamer czy innych urządzeń do śledzenia ruchu. Ponieważ materiał jest przezroczysty, to stosując wiele warstw z luminoforami wzbudzanymi różnymi długościami fali, uzyska się kolorowe obrazy. Bimber i inni sugerowali m.in. umieszczanie polimerowego filmu ich autorstwa na standardowych matrycach CCD.

koncentrator luminescencyjny luminofor fluorescencja obrazowanie polimer Oliver Bimber