11 مئی 2023 (نانورک نیوز) A research team from the National University of Singapore (NUS) Faculty of Science, led by Professor Liu Xiaogang from the Department of Chemistry, has developed a 3D imaging sensor that has an extremely high angular resolution, which is the capacity of an optical instrument to distinguish points of an object separated by a small angular distance, of 0.0018o. This innovative sensor operates on a unique angle-to-colour conversion principle, allowing it to detect 3D light fields across the X-ray to visible light spectrum.
A light field encompasses the combined intensity and direction of light rays, which the human eyes can process to precisely detect the spatial relationship between objects. Traditional light sensing technologies, however, are less effective. Most cameras, for instance, can only produce two-dimensional images, which is adequate for regular photography but insufficient for more advanced applications, including virtual reality, self-driving cars, and biological imaging. These applications require precise 3D scene construction of a particular space.
For example, self-driving cars could use light-field sensing to view streets and more accurately assess road hazards so as to adjust their speed accordingly. Light-field sensing could also enable surgeons to accurately image a patient’s anatomy at varying depths, allowing them to make more precise incisions and better assess a patient’s risk of injury.
“Currently, light-field detectors use an array of lenses or photonic crystals to obtain multiple images of the same space from many different angles. However, integrating these elements into semiconductors for practical use is complicated and costly,” explained Prof Liu. “Conventional technologies can detect light fields only in the ultraviolet to visible light wavelength range, leading to limited applicability in X-ray sensing.”
In addition, compared with other light-field sensors such as microlens arrays, the NUS team’s light field sensor has a larger angular measurement range of more than 80 degrees, high angular resolution which can potentially be less than 0.015 degrees for smaller sensors, and a wider spectral response range of between 0.002 nm and 550 nm. These specifications make the novel sensor able to capture 3D images at higher depth resolution.
A large scale angle-sensing structure comprising nanocrystal phospors, a key component of the sensor, illuminated under ultraviolet light. Three light emitting phosphors that produce red, green and blue light are arranged in a pattern to capture detailed angular information which is then used for 3D image construction. The team is looking into using other materials for the structure too. (Image: NUS)
The breakthrough was published in the journal فطرت، قدرت (“X-ray-to-visible light-field detection through pixelated colour conversion”).
Made possible by perovskite nanocrystals
At the core of the novel light-field sensor are inorganic perovskite nanocrystals – compounds that have excellent optoelectronic properties. Due to their controllable nanostructures, perovskite nanocrystals are efficient light emitters, with an excitation spectrum that spans X-rays to visible light. The interactions between perovskite nanocrystals and light rays can also be tuned by carefully altering their chemical properties or by introducing small amounts of impurity atoms. NUS researchers have patterned perovskite crystals onto a transparent thin-film substrate and integrated them into a colour charge-coupled device (CCD), which converts incoming light signals into a colour-coded output. This crystal-converter system comprises a basic functional unit of the light-field sensor. When incident light hits the sensor, the nanocrystals become excited. In turn, the perovskite units emit their own light in varying colours depending on the angle at which the incoming light ray strikes. The CCD captures the emitted colour, which can then be used for 3D image reconstruction. “A single angle value, however, is not enough to determine the absolute position of the object in a three-dimensional space,” shared by Dr Yi Luying, Research Fellow at the NUS Department of Chemistry and the first author of the paper. “We discovered that adding another basic crystal converter unit perpendicular to the first detector and combining it with a designed optical system could provide even more spatial information regarding the object in question.” They then tested their light-field sensor in proof-of-concept experiments and found that their approach can indeed capture 3D images — with accurate reconstructions of depth and dimension — of objects placed 1.5 metres away. Their experiments also demonstrated the capacity of the novel light-field sensor to resolve even very fine details. For example, a precise image of a computer keyboard was created that even captured the shallow protrusions of individual keys. Figure showing the design (left) and output (right) of 3D light-field sensor. The designed device (left) encodes the light field as colour output. Patterned perovskite nanocrystals arrays convert different directions of light into different colours, which can be detected by a colour charge-coupled device camera. The right image shows a reconstructed 3D depth image of a Merlion model produced by the camera. (Image: Yi Luying)مستقبل کی تحقیق
Prof Liu and his team are looking into methods to improve the spatial accuracy and resolution of their light-field sensor, such as using higher-end colour detectors. The team has also applied for an international patent for the technology. “We will also explore more advanced technologies to pattern perovskite crystals more densely onto the transparent substrate, which could lead to better spatial resolution. Using materials other than perovskite may also expand the detection spectrum of the light-field sensor,” said Prof Liu.- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- PREIPO® کے ساتھ PRE-IPO کمپنیوں میں حصص خریدیں اور بیچیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62975.php
- : ہے
- : ہے
- : نہیں
- 1
- 10
- 11
- 14
- 3d
- 7
- 8
- 9
- a
- قابلیت
- مطلق
- اس کے مطابق
- درستگی
- درست
- درست طریقے سے
- کے پار
- انہوں نے مزید کہا
- اس کے علاوہ
- اعلی درجے کی
- اجازت دے رہا ہے
- بھی
- مقدار
- an
- اناٹومی
- اور
- کونیی
- ایک اور
- ایپلی کیشنز
- اطلاقی
- نقطہ نظر
- کیا
- اہتمام
- لڑی
- AS
- At
- مصنف
- دور
- بنیادی
- BE
- بن
- بہتر
- کے درمیان
- بلیو
- پیش رفت
- لیکن
- by
- کیمرہ
- کیمروں
- کر سکتے ہیں
- اہلیت
- قبضہ
- قبضہ
- احتیاط سے
- کاریں
- سیسیڈی
- سینٹر
- کیمیائی
- کیمسٹری
- مل کر
- امتزاج
- مقابلے میں
- پیچیدہ
- جزو
- پر مشتمل ہے
- پر مشتمل ہے
- کمپیوٹر
- تعمیر
- تبادلوں سے
- تبدیل
- کور
- سکتا ہے
- بنائی
- کرسٹل
- تاریخ
- demonstrated,en
- شعبہ
- منحصر ہے
- گہرائی
- گہرائی
- ڈیزائن
- ڈیزائن
- تفصیلی
- تفصیلات
- پتہ چلا
- کھوج
- اس بات کا تعین
- ترقی
- ترقی یافتہ
- آلہ
- مختلف
- طول و عرض
- سمت
- ہدایات
- دریافت
- فاصلے
- ممتاز
- دو
- موثر
- ہنر
- عناصر
- کو چالو کرنے کے
- احاطہ کرتا ہے
- کافی
- بھی
- مثال کے طور پر
- بہترین
- بہت پرجوش
- توسیع
- تجربات
- وضاحت کی
- تلاش
- انتہائی
- آنکھیں
- ساتھی
- میدان
- قطعات
- اعداد و شمار
- آخر
- پہلا
- کے لئے
- ملا
- سے
- فنکشنل
- سبز
- ہے
- ہائی
- اعلی
- ان
- مشاہدات
- تاہم
- HTTPS
- انسانی
- تصویر
- تصاویر
- امیجنگ
- کو بہتر بنانے کے
- in
- واقعہ
- سمیت
- موصولہ
- انفرادی
- معلومات
- جدید
- مثال کے طور پر
- آلہ
- ضم
- انضمام کرنا
- بات چیت
- بین الاقوامی سطح پر
- میں
- متعارف کرانے
- IT
- جرنل
- فوٹو
- کلیدی
- چابیاں
- بڑے
- بڑے
- قیادت
- معروف
- قیادت
- چھوڑ دیا
- لینس
- کم
- روشنی
- لائٹ فیلڈز
- لمیٹڈ
- تلاش
- بنا
- بہت سے
- مواد
- مئی..
- پیمائش
- طریقوں
- مشرق
- ماڈل
- زیادہ
- سب سے زیادہ
- ایک سے زیادہ
- قومی
- ناول
- اعتراض
- اشیاء
- حاصل
- of
- on
- صرف
- چل رہا ہے
- or
- دیگر
- پیداوار
- خود
- کاغذ.
- خاص طور پر
- پیٹنٹ
- پاٹرن
- فوٹو گرافی
- پی ایچ پی
- پلاٹا
- افلاطون ڈیٹا انٹیلی جنس
- پلیٹو ڈیٹا
- پوائنٹس
- پوزیشن
- ممکن
- ممکنہ طور پر
- عملی
- عین مطابق
- ٹھیک ہے
- اصول
- عمل
- پیدا
- تیار
- ٹیچر
- خصوصیات
- فراہم
- شائع
- سوال
- رینج
- رے
- حقیقت
- ریڈ
- کے بارے میں
- باقاعدہ
- تعلقات
- کی ضرورت
- تحقیق
- محققین
- قرارداد
- جواب
- ٹھیک ہے
- رسک
- سڑک
- کہا
- اسی
- پیمانے
- منظر
- سائنس
- سائنسدانوں
- خود ڈرائیونگ
- Semiconductors
- سینسر
- ارے
- مشترکہ
- شوز
- سگنل
- سنگاپور
- ایک
- چھوٹے
- چھوٹے
- So
- خلا
- پھیلا ہوا ہے
- مقامی
- وضاحتیں
- سپیکٹرا
- سپیکٹرم
- تیزی
- ہڑتالیں
- ساخت
- اس طرح
- کے نظام
- ٹیم
- ٹیکنالوجی
- ٹیکنالوجی
- سے
- کہ
- ۔
- ان
- ان
- تو
- یہ
- وہ
- اس
- تین
- تین جہتی
- کے ذریعے
- کرنے کے لئے
- بھی
- روایتی
- شفاف
- ٹرن
- کے تحت
- منفرد
- یونٹ
- یونٹس
- یونیورسٹی
- بے مثال
- استعمال کی شرائط
- استعمال کیا جاتا ہے
- کا استعمال کرتے ہوئے
- قیمت
- بہت
- لنک
- مجازی
- مجازی حقیقت
- نظر
- تھا
- جب
- جس
- وسیع
- گے
- ساتھ
- ایکس رے
- زیفیرنیٹ