ראשי חדשות חוקר ישראלי פיתח "אריג רואה"

חוקר ישראלי פיתח "אריג רואה"

0
0

פרופ' יואל פינק, חוקר ראשי במעבדת האלקטרוניקה של MIT ובוגר הטכניון פיתח עם עמיתיו מערכת צילום חדשנית אשר איננה זקוקה לעדשה.

הטכנולוגיה האופטית הקיימת עושה שימוש בחיישנים מורכבים ובעדשות בכדי לקלוט ולמקד אור המגיע מכיוון מסוים במטרה לייצר תמונה. טכניקה זו מסוגלת להניב תמונות בעלות איכות גבוהה (כפי שעושה העין האנושית כמו גם מרבית המצלמות) אך היא סובלת ממספר מגבלות בסיסיות: שדה הראיה של עדשות הוא מוגבל, הן שבירות ופגיעה נקודתית בהן עשויה להוציאן מכלל פעולה.

המערכת החדשה אותה פיתחו פינק וצוותו פועלת באופן שונה לחלוטין – "במקום לעשות שימוש באמצעים קטנים ורגישים בכדי לקלוט אור מדוע לא לעשות שימוש ברשת מבוזרת גדולה?" מציע פרופ' פינק. המערכת בנויה מרשת סיבים דקיקים (פחות ממילימטר קוטרם) המורכבים משכבות של חומר מוליך למחצה רגיש לאור. את הסיבים מייצרים בתהליך מיוחד בתוך כבשן המסוגל לייצר מטרים רבים של סיבים אותם ניתן יהיה בעתיד לשזור אל תוך בדים למשל בכדי לקבל "אריג רואה". באופן כזה חוזה פרופ' פינק ניתן יהיה לייצר מדים עבור לוחמים אשר רגישים לסביבתם ויוכלו להתריע בפני החייל הלובש אותם על גורם כלשהו הנמצא מאחוריו ואף להציג לו תמונה על הנעשה בכל נקודה בסביבתו באמצעות מסך על משקפיו.

photodetecting fiber illustration
אילוסטרציה של אופן פעולת האריג

בניסוי אותו ביצעו לאחרונה פרופ' פינק וצוותו הצליחו הסיבים החדשים לייצר תמונה דיגיטלית מונוכרומאטית מאיור קטן (smiley face) אשר הואר באמצעות לייזר בשני צבעים שונים. תוכנת מחשב מיוחדת ניתחה את המידע אותו אספו הסיבים ושיחזרה את האיור. בהמשך מתכנן הצוות לשפר את יכולתם של הסיבים כך שיוכלו לזהות גם צבע ולאפשר רזולוציה גבוהה יותר.

Megapixel ערך ראיון עם דוקטור עופר שפירה, חוקר במעבדתו של פרופ' פינק, במטרה ללמוד יותר על הטכנולוגיה העומדת בבסיס האריג הרואה ושימושיו האפשריים בעתיד.

ש: כיצד פועלת טכנולוגיית ה-optoelectronic fiber ומה החידוש בה?

ת: סיבים פוטואלקטרוניים ובמיוחד סיבים פוטודיטקטיים (Photodetecting Fibers להלן FP) מהווים טכנולוגיה חדשה יחסית אשר פיתוחה התאפשר במידה רבה בזכות פריצת דרך מדעית של פרופסור פינק וקבוצת המחקר שלו אליה אני שייך. כל FP בצורתו הבסיסית מורכב "מצומת" (junction) העשוי מתכת-מוליך למחצה-מתכת. כאשר אור פוגע בנקודה כלשהי לאורך הסיב הדבר מגביר את הזרם העובר בסיב.

עד כה נבחנו מספר קונפיגורציות עבור ה-FP: solid core, thin film ו-multiple thin film. הקונפיגורציה האחרונה מסוגלת להבחין בין עוצמת האור של שתי קרני אור אם אורכי הגל שלהם ידועים (ולהיפך). אף על פי שסיב יחיד אינו מסוגל לספק אינפורמציה לגבי מקור האור, הרשת בכללותה מאפשרת קבלת אינפורמציה מלאה על מקור האור ועוצמתו. האלגוריתם בו נעשה שימוש לפענוח המידע המתקבל מהרשת דומו ביסודו לאלגוריתם המשמש לפענוח מידע המגיע ממכשירי CT (או computed tomography) רפואיים. באמצעות ניתוח המידע הנוגע לעוצמת האור ולפאזה מסוגלת המערכת לתקן בעיות של "עקיפה" (diffraction) אשר במערכות אופטיות קונבנציונאליות מתוקנות על ידי העדשה.

היכולת לשלב מספר התקנים אופטואלקטרוניים בתוך סיב אופטי יחיד ולשזור כמות גדולה של סיבים אלו אל תוך אריגים כגון אלו המשמשים בתעשיית הטקסטיל וההלבשה צפויים לאפשר בעתיד מגוון רחב מאד של יישומים מתקדמים.

ש: מה הרזולוציה הנוכחית של ההתקן שפיתחתם ולאיזה רזולוציה ניתן להגיע לדעתך בשנים הקרובות?

ת: הרזולוציה הנוכחית של "האריג הרואה" היא 32 על 32 פיקסלים אבל אין מניעה עקרונית להגדיל רזולוציה זו לרמה של מספר מגה פיקסלים.

ש: מה הקשיים שעומדים בפני הטכנולוגיה וכיצד בכוונתכם להתגבר עליהם?

ת: ישנם שלושה קשיים מרכזיים שיש צורך להתמודד עימם. ראשית יש צורך להגביר את הרגישות של הסיב לרמה המקבילה לזו של פוטודיטקטורים מסחריים. פיתוח דרך יעילה לחיבור הסיבים למעגלים חשמליים ולבסוף פיתוח טכניקות שיאפשרו השגת אינפורמציה לגבי חלוקת האור לאורך האריג כולו.

ש: האם לטכנולוגיה יישומים אפשריים בתחום הצילום הדיגיטלי המסחרי?

ת: המערכת איננה מיועדת להתחרות במערכות CCD קיימות ואנו רואים את יתרונה הגדול ביכולתה לספק פיתרון לגלאי בעל שטח גדול וגמישות פיזית.

התחום הכללי של מערכות אופטיות ללא עדשות (אשר מבוסס על חיישנים בטכנולוגיות מוכרות כגון CCD/CMOS) טרם הוכיח את יתרונותיו אל מול הגישה המסורתית העושה שימוש בעדשות בעיקר בכל הקשור ברזולוציה. תחום זה הוא תחום מחקר פעיל ויהיה מעניין לראות האם וכיצד תחום זה ישפיע על הצילום הדיגיטלי בעתיד.

ש: אילו אפליקציות נוספות אתם צופים לטכנולוגיה?

ת: אנו צופים מגוון יישומים לטכנולוגיה החדשה ובכללם גלאים בעלי צמצם גדול במיוחד למטרות צבאיות, גלאים מובנים בביגוד, גלאים לבישים למטרות רפואיות וכן גלאים גמישים לתחום התחבורה.

טען עוד כתבות קשורות
טען עוד ב חדשות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *