Екран, який бачить: вчені створили новий тип пікселя
Вчені з ETH Zurich створили унікальний Фур'є-піксель. На відміну від традиційних рідкокристалічних чи OLED-пікселів, які здатні лише випромінювати світло у моніторах або фіксувати його у матрицях фотокамер, нова розробка поєднує обидві ці функції в єдиній структурі.
Про це пише РБК-Україна з посиланням на дослідження, опубліковане у журналі Nature.
Технічні принципи та оптичні феномени
Концепція Фур'є-пікселя базується на складних явищах хвильової оптики, проте математичні розрахунки для її реалізації виявилися відносно простими.
Назву технологія отримала на честь видатного математика Жозефа Фур'є, чиї формули вчені використали для моделювання штучного мікрорельєфу.
Головні інженерні особливості розробки:
Двонаправлений контроль: елемент взаємодіє з трьома ключовими параметрами світлової хвилі - її інтенсивністю (амплітудою), фазою коливань та поляризацією.
Мікроструктурна поверхня: конструкція являє собою інтерфейс із чітко розрахованим хвилястим рельєфом, який взаємодіє з поверхневими світловими хвилями.
Конверсія хвиль: спеціальна геометрія дозволяє перетворювати розсіяні світлові хвилі на керовані оптичні патерни, що несуть корисну інформацію, діючи одночасно як мікроскопічний випромінювач та сенсор.
За словами співавторів проєкту Янніка Глаузера та Сандера Фонка, розробка трансформує класичне уявлення про піксель як про просту точку з певною яскравістю. Натомість Фур'є-піксель є компактним повноцінним оптичним пристроєм для тотального контролю світлового поля.
Керівник наукової групи, професор Девід Норріс, підкреслив, що експерименти повністю підтвердили математичні моделі: заданий хвильовий візерунок на практиці миттєво згенерував необхідний оптичний результат.
Перспективи практичного застосування
Створення робочих прототипів, нехай і у вигляді дуже малих частинок, відкриває технологічні можливості для розробки пристроїв наступного покоління.
Потенційні сфери впровадження технології:
Гібридні дисплеї-камери: створення екранів, де кожен міліметр матриці не лише транслює картинку, а й паралельно фіксує погляд користувача, рівень зовнішнього освітлення або аналізує жести без використання окремих об'єктивів.
Голографічні системи та AR: використання повного спектра властивостей світла (включно з фазою та поляризацією) дозволить створювати реалістичні тривимірні голограми та значно вдосконалити окуляри доповненої реальності.
Адаптивна оптика: створення систем зв'язку та моніторингу, здатних самостійно та динамічно коригувати параметри вихідного світлового сигналу залежно від умов середовища, які вони фіксують у цей же момент.
Попри те, що комерційне використання екранів-камер на базі Фур'є-пікселів наразі залишається перспективною нішею, швейцарські вчені вже зробили перший фундаментальний крок у цьому напрямку.