روزی را تصور کنید که به یک نسخه کاملا دقیق از شیئی نیاز داشته باشید و باز هم تصور کنید که با خارج کردن تلفن همراه هوشمند از جیب و گرفتن یک تصویر کامل و دقیق با تراشه ویژه ثبت تصاویر سه بعدی در آن و در نهایت ارسال تصویر به چاپگر سه بعدی تنها در عرض چند دقیقه نسخه مورد نظر در دستانتان باشد. چندان تعجب نکنید چون آن روز فرا رسیده است.

تمامی این اتفاقات هیجان انگیز به لطف نوآوری علی حاجی میری - دانشمند ایرانی انستیتو فناوری Caltech و همکاری وی با فیروز افلاطونی و بهروز عبیری از دانشگاه پنسیلوانیا صورت گرفته است. آنها ریز سیستم جدید ثبت سه بعدی تصاویر با کیفیت بالا را در انستیتو فناوری Caltech و با حمایتهای مالی این مرکز علمی به دنیا معرفی کرده اند.

این پروژه در آزمایشگاه «علی حاجی‌میری» دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی شریف و استاد مهندسی برق موسسه فناوری کالیفرنیا، با همکاری «فیروز افلاطونی» دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی خواجه‌ نصیر طوسی و استادیار دانشگاه پنسیلوانیا و «بهروز عبیری» دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی شریف و از محققان موسسه فناوری کالیفرنیا انجام شد.

هر بار که فردی می‌خواهد نسخه دقیقی از یک شیء را با چاپگر سه‌بعدی بگیرد، نخستین گام، تولید اسکنی با تفکیک‌پذیری بالا از این شیء با یک دوربین سه‌بعدی است که ارتفاع، عرض و عمق آن را اندازه می‌گیرد. چنین تصویربرداری سه‌بعدی دهه‌هاست رایج بوده اما حساس‌ترین سیستم‌هایی از این دست، معمولا برای استفاده در کارکردهای مصرفی بیش از اندازه بزرگ و گران هستند.

ابزار جدید به نام تصویرگر منسجم نانوفوتونی (NCI)، ارزان، فشرده و در عین حال بسیار دقیق است و نوید تغییر در این رویه را می‌دهد. این ابزار با استفاده از تراشه سیلیکونی ارزان و با اندازه کمتر از یک میلی‌متر مربع، بالاترین دقت اندازه‌گیری عمق را در مقایسه با هر ابزار تصویرگر سه‌بعدی نانوفوتونی ارائه می‌دهد.

"علی حاجی‌میری" در این باره گفت: در یک دوربین معمولی، هر پیکسل نمایانگر شدت نور دریافتی از نقطه‌ای خاص در تصویر است که این نقطه می‌تواند به دوربین نزدیک یا از آن دور باشد؛ این بدین معناست که پیکسل‌ها هیچ اطلاعاتی درباره فاصله نسبی از شی از دوربین ارائه نمی‌دهند. در مقایسه، هر پیکسل در تصویر خلق‌شده توسط ابزار تیم علی حاجی‌میری، هر دوی فاصله و شدت اطلاعات را به نمایش می‌گذارد.

هر تصویر بر روی تراشه این ابزار، یک تداخل‌سنج مستقل است که فاز و فرکانس سیگنال و همچنین شدت آن را شناسایی می‌کند؛ تداخل‌سنج، ابزاری است که از مداخله امواج نور برای خلق اندازه‌های دقیق استفاده می‌کند. تراشه جدید از فناوری طیف‌بندی و شناسایی موسوم به LIDAR استفاده می‌کند که در آن، شیء هدف با پرتوهای لیزری اسکن‌کننده شفاف می‌شود.

نوری که از این شیء منعکس می‌شود، بر اساس طول موج نور لیزر به کاررفته تحلیل می‌شود و LIDAR می‌تواند اطلاعات لازم درباره اندازه شیء و فاصله آن از لیزر را برای خلق تصویری از پیرامون آن تولید کند.

حاجی‌میری و همکارانش با استفاده از آرایه‌ای از لیدارهای ریز بر روی تصویرگر منسجم، به طور همزمان توانستند از بخش‌های مختلف شیء و بدون نیاز به حرکات مکانیکی در درون تصویرگر، تصویربرداری کنند.

گفته می‌شود، اندازه کوچک و کیفیت بالای این تصویرگر تراشه‌محور به کاهش قابل‌توجه قیمت آن در کاربردهای مختلف منجر خواهد شد.

جزئیات این دستاورد فناورانه در مجله Optics Express منتشر شد.