ETH Zurich представила Fourier pixel для дисплеев и сенсоров
Швейцарская ETH Zurich представила оптический пиксель, который совмещает функции элемента дисплея и светочувствительного сенсора. Разработка под названием Fourier pixel умеет не только излучать свет, но и анализировать его амплитуду, фазу и поляризацию. Такой подход может убрать границу между экраном и камерой в устройствах, где важны размер, вес и энергопотребление.
В обычной электронике пиксели разделены по ролям. В камерах они принимают свет, в дисплеях излучают его. Fourier pixel делает и то и другое в одной структуре. Исследователи из Цюриха предлагают использовать это в компактной оптике, анализаторах материалов, AR/VR-гарнитурах и стереодисплеях, где отдельный модуль камеры занимает место и усложняет конструкцию.
Основа разработки — это поверхностные плазмон-поляритоны, волны, которые распространяются вдоль металлической поверхности. На пикселе формируют микроструктуру с рельефом, рассчитанным методами преобразования Фурье. Когда на неё падает свет, структура направляет взаимодействие волн так, чтобы пиксель либо считывал свойства излучения, либо формировал световой фронт с заданными параметрами.
За счёт этого один элемент может работать точнее привычного RGB-пикселя. Он управляет не только яркостью и цветом, но и фазой с поляризацией. Это важно для голографических дисплеев, адаптивной оптики и оптических вычислений, где форма световой волны значит не меньше, чем её интенсивность.
Авторы приводят и прикладные сценарии. Матрица из таких пикселей теоретически сможет одновременно выводить изображение и анализировать отражённый свет, распознавая свойства материалов. В лабораторной оптике это открывает путь к микроскопам и телескопам с динамической коррекцией, а в потребительской электронике — к более тонким AR-очкам без отдельного блока камер.
Идея укладывается в более широкий тренд на слияние оптики и вычислений на уровне материалов. Meta*, Apple и Sony в последние годы активно вкладываются в компактные сенсоры и дисплеи для гарнитур смешанной реальности, а Sony отдельно развивает датчики изображения с обработкой на кристалле. Параллельно университетские группы и стартапы работают с метаповерхностями, которые тоже позволяют управлять фазой и поляризацией света, но обычно решают либо задачу сенсора, либо задачу излучателя.
До серийных устройств здесь далеко. Для потребительского рынка такой пиксель должен пройти через масштабирование производства, интеграцию с управляющей электроникой и проверку энергоэффективности. Это главный фильтр для любой красивой оптики: мировой рынок CMOS-сенсоров измеряется десятками миллиардов долларов, а дисплейная индустрия давно живёт на отлаженных техпроцессах. Если Fourier pixel удастся вывести из лаборатории в матрицы хотя бы среднего размера, первые практические применения логичнее ждать не в смартфонах, а в научных приборах и дорогих AR-системах.
* Принадлежит компании Meta, она признана экстремистской организацией в РФ и её деятельность запрещена.
