Un Minuscolo chip per fotocamera ad alta risoluzione del Caltech può trasformare il vostro smartphone in uno scanner 3D
Non sarebbe bello se potessimo scattare un’istantanea di oggetti di uso quotidiano, inviarlo a una stampante 3D, e in pochi minuti ottenere una replica dell’oggetto originale ? Questa impresa potrebbe presto essere possibile grazie ad un nuovo, piccolo chip ad alta risoluzione sviluppato al Caltech (California Institute of Technology). Ancora meglio, sarà possibile riprodurre una replica con precisione al micron dell’oggetto originale.
L’ Imaging 3D esiste da decenni, ma i sistemi più sensibili sono troppo grandi e costosi per essere utilizzati in applicazioni consumer. Questa nuovo dispositivo compatto ed economico, ma estremamente preciso è stato chiamato (NCI) nanophotonic coherent imager : utilizza un chip di silicio economico di meno di un millimetro quadrato di dimensioni, in modo che possa essere installato in tutti i telefoni o in tutte le macchine fotografiche.
Il Caltech spiega:
Il nuovo chip utilizza una tecnologia a rilevamento stabilito chiamata LIDAR, in cui un oggetto bersaglio viene illuminato con dei raggi laser a scansione. La luce che riflette fuori dell’oggetto viene quindi analizzato basata sulla lunghezza d’onda della luce laser utilizzato, e il LIDAR può raccogliere informazioni sulle dimensioni dell’oggetto e la sua distanza dal laser per creare un’immagine dei suoi dintorni.
Tali immagini ad alta risoluzione e le informazioni fornite dallo NCI lavorano in un concetto ottico noto come coerenza. Se due onde luminose sono coerenti, le onde hanno la stessa frequenza, e gli alti e bassi di onde luminose sono esattamente allineati tra loro. Nello NSC, l’oggetto viene illuminato con questa luce coerente. La luce riflessa dall’oggetto viene quindi prelevata da dei rivelatori on-chip, chiamati accoppiatori di reticolo, che fungono da “pixel”, come la luce rilevata da ciascun accoppiatore rappresenta un pixel dell’immagine 3-D. Il chip NCI, la fase, la frequenza e l’intensità della luce riflessa rilevata da diversi punti sull’oggetto viene utilizzata per determinare la distanza esatta del cosiddetto punto bersaglio.
LaPrima prova del Caltech del concetto di NCI ha solo 16 pixel coerenti. Tuttavia, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per l’imaging di oggetti grandi facendo prima l’imaging di un tratto di quattro pixel per quattro pixel, e poi spostando il focus in incrementi di quattro pixel di un’immagine successiva. Con questo metodo, si scansiona e si crea un’immagine 3D delle “colline e delle valli” sulla faccia anteriore di un centesimo americano con un livello di risoluzione pari a un micron , da mezzo metro di distanza. In futuro, l’attuale gamma di 16 pixel potrà anche essere facilmente scalata fino a centinaia di migliaia di pixel, dice il team.
(L’immagine, presa da circa mezzo metro (1,5 piedi), mostra l’altezza di un centesimo statunitense in vari punti. )
(L’immagine mostra una vista laterale angolata del centesimo.)
“Le piccole dimensioni e l’alta qualità di questo nuovo imager basato su chip si tradurrà in una riduzione dei costi significativa, che permetterà migliaia di nuovi usi per tali sistemi per inserirli nelle dispositivi personali come gli smartphone”, ci dice il leader del team del professor Ali Hajimiri, Thomas G . Myers professore di Ingegneria Elettrica della Divisione di Ingegneria e Scienze Applicate al Caltech.
