ساخت حسگری نانویی برای بهبود بینایی رباتیک

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، حسگر‌های تصویر، شدت نور را اندازه‌گیری می‌کنند، اما زاویه و سایر جنبه‌های نور نیز باید استخراج شوند تا بینایی رباتیک به طور قابل توجهی پیشرفت کند.

محققان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، دانشگاه واشنگتن و شرکت اومنی ویژن تکنولوژیز (OmniVision Technologies) مقاله‌ای در نشریه Applied Physics Letters به چاپ رساندند که در آن جدیدترین اجزای نانوساختار یکپارچه شده بر روی تراشه‌های حسگر تصویری تشریح شده است که به احتمال زیاد بیشترین تأثیر را در تصویربرداری چندوجهی داشته باشد.

این پیشرفت‌ها می‌توانند وسایل نقلیه خودران را قادر به دیدن اطراف و گوشه‌ها به جای یک خط مستقیم کند، همچنین تصویربرداری زیست‌پزشکی برای تشخیص ناهنجاری‌ها در اعماق بافت‌های مختلف و تلسکوپ‌ها را قادر به دیدن از میان غبار بین‌ستاره‌ای کند.

یوروی کو از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: «حسگر‌های تصویر به تدریج دستخوش تغییر خواهند شد تا به چشم مصنوعی ایده‌آل ماشین‌ها تبدیل شوند.»

حسگر‌های تصویری، که نور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند، از میلیون‌ها پیکسل روی یک تراشه تشکیل شده‌اند. چالش این است که چگونه اجزای چند منظوره را به عنوان بخشی از حسگر ترکیب و کوچک‌سازی کنیم.

محققان در این پروژه، با ساخت یک طیف‌سنج روی تراشه، رویکردی امیدوارکننده برای تشخیص طیف‌های چند باندی را شرح دادند. آن‌ها فیلتر‌های بلوری فوتونیک ساخته شده از سیلیکون را مستقیماً در بالای پیکسل‌ها قرار دادند تا برهمکنش‌های پیچیده‌ای بین نور فرودی و حسگر ایجاد کنند.

پیکسل‌های زیر فیلم‌ها، توزیع انرژی نور را ثبت می‌کنند، که از آن می‌توان اطلاعات طیفی نور را استنباط کرد. این دستگاه با اندازه‌ای کمتر از یک صدم اینچ مربع، قابل برنامه‌ریزی برای برآورده کردن محدوده‌های دینامیکی مختلف، سطوح وضوح و تقریباً هر رژیم طیفی از مرئی تا مادون قرمز است.

محققان ابزاری ساختند که اطلاعات زاویه‌ای را برای اندازه‌گیری عمق و اشکال سه‌بعدی در مقیاس‌های درون سلولی تشخیص می‌دهد. کار آن‌ها از حسگر‌های شنوایی جهت‌دار موجود در حیواناتی مانند مارمولک‌ها الهام گرفته شده است که سر آن‌ها برای تعیین اینکه صدا از کجا می‌آید، بسیار کوچک است. در عوض، آن‌ها از پرده گوش جفت شده برای اندازه‌گیری جهت صوت استفاده می‌کنند. در این پروژه به تقلید از پرده گوش مارمولک، جفت‌های نانوسیم سیلیکونی به عنوان تشدیدکننده برای پشتیبانی از تشدید نوری ساخته شدند. انرژی نوری ذخیره شده در دو تشدیدگر به زاویه برخورد حساس است. نزدیک‌ترین سیم به نور قوی‌ترین جریان را ارسال می‌کند. با مقایسه قوی‌ترین و ضعیف‌ترین جریان از هر دو سیم، می‌توان زاویه امواج نور ورودی را تعیین کرد.

بنا بر اعلام نانو ایران، میلیون‌ها نانوسیم را می‌توان روی یک تراشه ۱ میلی‌متر مربعی قرار داد. این تحقیق می‌تواند از پیشرفت در دوربین‌های بدون لنز، واقعیت افزوده و دید روباتیک پشتیبانی کند.