Widzisz coś, co ci się podoba? Chcesz mieć dokładną kopię? Już wkrótce wystarczy, że zrobisz zdjęcie smartfonem wyposażonym w specjalny aparat 3D, prześlesz obraz do drukarki 3D i... gotowe. Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) opisują na łamach czasopisma "Optics Express" urządzenie do takiego właśnie trójwymiarowego obrazowania.

Tworzenie trójwymiarowych obrazów przedmiotów nie jest niczym nowym, do tej pory jednak wymagało użycia drogiego i dużego sprzętu. Naukowcy z Caltech opracowali urządzenie o nazwie NCI (nanophotonic coherent imager), które znosi te ograniczenia. Krzemowy układ scalony ma rozmiary zaledwie milimetra kwadratowego. Aż prosi się, by dodać go do wyposażenia smartfona, jako aparat, który rozpoznaje nie tylko wysokość i szerokość, ale też odległość od przedmiotu, czy jego głębokość.

W zwykłym aparacie fotograficznym każdy piksel informuje tylko o natężeniu padającego nań światła, nie niesie informacji o odległości obiektu od obiektywu. W przypadku układu NCI jest inaczej. "Każdy z pikseli pełni rolę niezależnego interferometru, instrumentu, który wykorzystuje do pomiaru zjawisko interferencji promieni świetlnych. W ten sposób może rejestrować nie tylko natężenie światła, ale także jego częstotliwość i fazę" - tłumaczy szef zespołu badawczego, profesor Ali Hajimiri. 

Naukowcy zastosowali technologię LIDAR (Light Detection and Ranging) polegającą na oświetlaniu badanego obiektu spójnym światłem lasera, a następnie rejestracji i analizie promieniowania odbitego od jego powierzchni. Wykorzystanie w układzie NCI szeregu źródeł laserowych pozwala na równoczesne obrazowanie całego obiektu, bez potrzeby wprowadzania elementów ruchomych. W pierwszym etapie skonstruowano układ NCI o 16 efektywnych pikselach, ale dalsze badania pozwoliły dowieść, że przy odpowiednim przesuwaniu badanego obiektu można badać większe powierzchnie, choćby... jednocentówkę.

Naukowcy z Caltech zapowiadają, że ich aparatura przyda się w przyszłości nie tylko do tworzenia trójwymiarowych obrazów, ale też ułatwi współpracę człowieka z maszynami. Układy NCI pomogą na przykład w analizie zmian powierzchni, będzie je można wykorzystać do pomiarów ruchów gałki ocznej, czy zmian rytmu serca. Na bazie tej technologii będzie można też rozwijać układy sterowania samochodami bez kierowcy, które będą skuteczniej unikać kolizji.