de.wedoany.com-Bericht: Die Zhejiang-Universität in China und die Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT University) in Australien haben gemeinsam einen auf Nanofabrikationstechnologie basierenden Bildgebungs-Chip entwickelt, der Kameras und Sensorsysteme in die Lage versetzt, Details weit über den Bereich der herkömmlichen Farbbildgebung hinaus zu erfassen, einschließlich feiner Unterschiede in Materialien und Umgebungen, die für das menschliche Auge nicht unterscheidbar sind. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Electronics“ veröffentlicht.
Die Studie demonstriert eine Methode, die Lichtanalyse direkt in die Bildgebungshardware integriert, anstatt auf separate Laborinstrumente angewiesen zu sein. Die Forscher geben an, dass das auf Nanofabrikation basierende Design es ermöglicht, spektrale Informationen direkt am Bildgebungspunkt zu erfassen, wodurch Anwendungen wie maschinelles Sehen, automatische Inspektion und Umweltüberwachung unterstützt werden.
Das Forschungsteam weist darauf hin, dass Kameras zwar sehr effizient Bilder aufnehmen, Anwendungen wie maschinelles Sehen, automatische Inspektion und Umweltüberwachung jedoch nicht nur vom Erscheinungsbild eines Objekts abhängen, sondern auch vom Verständnis verschiedener Farben und Wellenlängen. Diese Informationen können Unterschiede in Materialien oder Oberflächenzuständen aufdecken, die in der Standardbildgebung identisch erscheinen.
Die herausragende Professorin Baohua Jia vom RMIT Centre for Atomaterials and Nanomanufacturing trug zusammen mit dem Team von Professor Jianrong Qiu von der Zhejiang-Universität Fachwissen in den Bereichen Nanofabrikation, optische Charakterisierung und Gerätetests bei. Dr. Han Lin vom RMIT war ebenfalls als Koautor an der Zusammenarbeit beteiligt.
Baohua Jia erklärte, dass dieser Ansatz über herkömmliche Nachbearbeitungstechniken hinausgeht. „Es geht nicht darum, im Nachhinein mehr Bildverarbeitung hinzuzufügen; es wird eine neue physikalische Komponente eingeführt, die Licht in sehr kleinem Maßstab (nahe am Sensor selbst) trennen kann.“
Das Bauteil nutzt ultrakurze Laserpulse, um spiralförmige Mikrostrukturen im Inneren transparenter Materialien zu erzeugen. Diese Mikrostrukturen fungieren als miniaturisierte Spektrometer, die einfallendes Licht in Muster zerlegen, die von Sensoren ausgelesen werden können, und so eine kompakte Spektralanalyse ohne externe Geräte ermöglichen.
Die Forscher demonstrierten einen Prototypen durch die Integration dieser Struktur mit einem handelsüblichen Bildsensor und zeigten, dass er spektrale Informationen erfassen und mikroskopische Spektralbildgebung vom sichtbaren bis zum nahen Infrarotbereich unterstützen kann.
Han Lin erklärte, dass diese Ergebnisse einen wichtigen Schritt zur Umwandlung des Konzepts in eine nutzbare Technologie darstellen und dazu beitragen, „die Diskussion von theoretischen Möglichkeiten hin zu den Arten von Sensorsystemen zu lenken, die in Zukunft tatsächlich gebaut werden können“.
Jianrong Qiu wies darauf hin, dass sich die Arbeit noch in einem frühen Stadium befinde, aber einen gangbaren Weg für kompakte Sensorsysteme aufzeige. „Zu beweisen, dass ein Konzept auf Chipebene funktioniert, ist ein entscheidender Schritt.“
Die Forscher gaben an, dass sich die zukünftige Arbeit auf die Skalierung der Herstellungsmethoden, das Testen weiterer Materialien und die Optimierung der Rekonstruktionssoftware konzentrieren werde, um die Art und Weise zu verbessern, wie Lichtinformationen aus dem Chip ausgelesen werden.
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