بقيادة الأستاذ ليو شياوجانغ، فريق بحث تابع لكلية العلوم في جامعة سنغافورة الوطنية (NUS) قسم الكيمياء، قام بتطوير جهاز استشعار ثلاثي الأبعاد للصور يتمتع بدقة زاوية عالية جدًا. يتميز هذا المستشعر بالقدرة على تمييز نقاط الجسم المفصولة بمسافة زاوية صغيرة تبلغ 0.0018 درجة. يعمل هذا الجهاز المبتكر على مبدأ تحويل الزاوية إلى الألوان، مما يسمح له بالكشف عن حقول الضوء ثلاثية الأبعاد عبر طيف الأشعة السينية إلى الضوء المرئي.

تشمل حقل الضوء الكثافة المجتمعة واتجاهات الأشعة الضوئية التي يمكن للعين البشرية معالجتها لاكتشاف العلاقة المكانية بدقة بين الأجسام. ومع ذلك، تكون التكنولوجيات التقليدية لاكتشاف الضوء أقل فعالية. فمثلاً، يمكن لمعظم الكاميرات إنتاج صورتين ثنائيتين الأبعاد فقط، وهو ما يكفي للتصوير العادي ولكنه غير كافٍ لتطبيقات متقدمة أكثر، بما في ذلك الواقع الافتراضي وسيارات القيادة الذاتية والتصوير البيولوجي. تتطلب هذه التطبيقات بناء مشاهد ثلاثية الأبعاد دقيقة لمساحة محددة.

على سبيل المثال، يمكن لسيارات القيادة الذاتية استخدام استشعار حقل الضوء لرؤية الشوارع وتقييم المخاطر المرورية بدقة أكبر لضبط سرعتها وفقًا لذلك. يمكن أيضًا لاستشعار حقل الضوء أن يمكن الجراحين من تصوير تشريح المريض بدقة في عمق مختلف، مما يتيح لهم إجراء شقوق أكثر دقة وتقييم مخاطر إصابة المريض بشكل أفضل.

وأوضح الأستاذ ليو قائلاً: "حاليًا، تستخدم أجهزة كشف حقل الضوء مجموعة من العدسات أو البلورات الضوئية للحصول على صور متعددة لنفس المساحة من زوايا مختلفة. ومع ذلك، تعتبر عملية دمج هذه العناصر في شرائح شبه موصلة للاستخدام العملي معقدة ومكلفة". وأضاف: "التقنيات التقليدية يمكنها اكتشاف حقول الضوء فقط في نطاق طول الموجة من الأشعة فوق البنفسجية إلى الضوء المرئي، مما يقتصر تطبيقها في استشعار الأشعة السينية".

بالإضافة إلى ذلك، فإن جهاز استشعار حقل الضوء الذي طوره فريق NUS يتميز بنطاق قياس زاوية أكبر من 80 درجة، ودقة زاوية عالية يمكن أن تكون أقل من 0.015 درجة للأجهزة الصغيرة، ونطاق استجابة طيفي أوسع يتراوح بين 0.002 نانومتر و550 نانومتر. تجعل هذه المواصفات الجديدة الجهاز قادرًا على التقاط صور ثلاثية الأبعاد بدقة عمق أعلى. تم نشر هذا الاختراع في مجلة Nature في 10 مايو 2023.