Bir anlığına, etrafınızda bulunan bir şeyin bire bir kopyasına ihtiyacınız olduğunu düşünün. Şimdi bunu gerçekleştirmek için tek yapmanız gerekenin telefonunuzu cebinizden çıkartıp istenilen nesnenin fotoğrafını çekip bu fotoğrafı 3 boyutlu yazıcınıza göndermek olduğunu düşünün. Dakikalar içinde, ve çok yüksek bir hassasiyetle, Caltech’te geliştirilen yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu kamera sayesinde istediğiniz nesnenin kopyası elinizde!
Carbon3D’nin hızlı yazıcısıyla süreç daha da hızlanıyor.
3 boyutlu yazıcıları kullanarak bir nesnenin kopyasını yapmak istediğimizde ilk adım nesnenin 3 boyutlu görüntüsü yüksek çözünürlükle elde etmektir. Bu ise nesnenin boyunu, enini ve derinliğini ölçebilen 3 boyutlu kameralarla yapılmaktadır. Nanofotonik 3 boyutlu görüntüleme cihazları olarak adlandırılan bu 3 boyutlu kameralar yıllardır kullanımda, ancak günlük hayatta kullanılamayacak kadar büyük ve pahalılar.
Ucuz, küçük ama yine de oldukça hassas yeni bir cihaz bu durumu değiştirmeyi hedefliyor: Nanofotonik Tutarlı Kamera (nanophotonic coherent imager; NCI). Ucuz ve 1 mm2’den küçük silikon bir mikrodevre (çip) kullanan Nanofotonik Tutarlı Kamera (NTK), bahsi geçen büyük ve pahalı nanofotonik 3 boyutlu görüntüleme cihazlarının derinlik ve uzaklık ölçme kabiliyetine sahip.
Caltech’te elektrik mühendisliği bölümü profesörü Ali Hajimiri’nin laboratuvarında tamamlanan cihaz Şubat 2015’te Optics Express’te tanıtıldı.
Sıradan bir kamerada her piksel görüntünün belirli bir noktasından yansıyan ışığın yoğunluğunu temsil eder, dolayısıyla pikseller nesnenin kameraya göreli uzaklığın hakkında bir bilgi sağlamaz. Caltech’te üretilen NTK tarafından yakalanan görüntülerdeki her piksel ise, sıradan kameraların aksine, hem uzaklık hem de ışık yoğunluğu bilgisini içinde barındırıyor. “Mikrodevredeki her piksel sinyalin yoğunluğuna ek olarak fazını ve frekansını saptayan diğerlerinden bağımsız bir interferometre –hassas ölçümler yapmak için iki ışının çarpışmasını kullanan bir cihaz–” diyor Hajimiri.
Kullanılan mikrodevre LIDAR adı verilen bir teknolojiden yararlanıyor. LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging – Lazer ile Görüntü Tespiti ve Uzaklık Ölçme) lazer darbeleri kullanılarak bir nesne veya bir yüzeyin uzaklığını anlamaya yarayan bir teknoloji. Ölçümlerinde radarda kullanılan radyo dalgaları yerine ışık ışınları kullanan LIDAR, uzaklığı ölçülecek nesneye gönderilen lazer ışınının nesneden dönüşündeki dalga boyunu analiz ederek nesnenin boyut verilerini toplayabiliyor.
NTK şimdilik bu işlemi gerçekleştirebilen 16 piksele sahip, yani kamerayla bir çekimde elde edilebilecek görüntü yalnızca 16 piksel boyutunda olabilir. Buna rağmen araştırmacılar bu 16 pikseli dörde dörtlük bir kare şeklinde dizerek Amerikan Kuruşu’nun görüntüsünü elde ettiler. Her çekimin ardından 4 piksel kaydırılan kamera, yarım metre uzaktaki Amerikan Kuruşu’nun 3 boyutlu görüntüsünü mikron düzeyinde çözünürlükle elde etti.
Hajimiri’ye göre piksel sayısı gelecekte kolaylıkla yüz binlerceye ulaşabilir. Bir gün milyonlarca LIDAR kullanarak yaratılan kameralar nesneleri inanılmaz derecede hassaslıkla 3 boyutlu tarayıp yine inanılmaz derecede hassaslıkla yazdırmaktan, sürücüsüz araçlar hayatımıza girdiğinde kazaları önleyecek hareket sensörlerine kadar çok geniş alanlarda kullanılabilecek.
“Mikrodevre kullanan bu kameranın küçük boyutları ve yüksek kalitesi maliyeti önemli derece düşürerek cihazın henüz hayal edemediğimiz binlerce alanda kullanılmasının önünü açacak.” diyor Hajimiri.
[box_light]Kaynaklar[/box_light]
Caltech
Science Daily
