Home » Productie Industrie » Productie Automatisering » Machine vision / Industriële camera's » ETH Zürich ontwikkelt Fourier-pixel die licht stuurt én uitleest
Door: Redactie - 2 juli 2026 |
Onderzoekers van ETH Zürich hebben een pixel ontwikkeld die beelden niet alleen toont, maar ook analyseert. Deze Fourier-pixel stuurt licht en leest het tegelijk uit, iets wat tot nu toe geen enkele pixel kon. Op termijn maakt de vinding apparaten mogelijk die camera en beeldscherm in één zijn, met gevolgen voor industriële beeldvorming, optische meettechniek en de manier waarop machines licht verwerken.
De term pixel dook in 1927 voor het eerst op in het Amerikaanse tijdschrift Wireless World, als afkorting van “picture element”. Sindsdien zit de pixel overal: in schermen die beeld opbouwen en in camerasensoren die beeld vastleggen. Tot dusver deed een pixel echter maar een van beide dingen, hij regelde licht of hij analyseerde het. Een onderzoeksgroep onder leiding van hoogleraar David Norris van het Optical Materials Engineering Laboratory aan ETH Zürich heeft daar verandering in gebracht. De Fourier-pixel stuurt licht en leest het tegelijk uit, en regelt daarbij niet alleen de intensiteit maar ook de fase en polarisatie van het licht. Volgens de groep is het de eerste pixel die beide functies in hetzelfde stukje materiaal verenigt, wat de deur opent naar bidirectionele componenten.
De methode leunt op interferentie van lichtgolven. Wordt licht door een oppervlak verstrooid, dan overlappen de golven die van verschillende punten vertrekken. De vorm van het oppervlak bepaalt hun oscillatiefase: lopen de fasen gelijk, dan versterken de golven elkaar, staan ze tegenover elkaar dan doven ze uit. Norris en zijn collega’s bewerken de oppervlakken daarvoor tot op enkele nanometer nauwkeurig, een techniek die het lab al enkele jaren geleden ontwikkelde.
Het inkomende licht verandert eerst in een oppervlaktegolf, een zogeheten oppervlakteplasmon-polariton, die over de chip loopt. Op een andere plek verlaat die golf het materiaal weer als lichtgolf. Door de golven te laten interfereren ontstaan patronen en beelden. Met Fourier-analyse rekenen de onderzoekers vooraf uit welk oppervlakteprofiel de Fourier-pixel nodig heeft voor een bepaald beeld. Dezelfde wiskunde stuurt ook de fase en de polarisatie aan, waarmee het team bijvoorbeeld donutvormige lichtbundels met een gat in het midden vormt. Dat lukt zelfs bij verschillende golflengten, zodat er ook beelden in kleur ontstaan.
“We kunnen het principe van interferentie en Fourier-analyse ook omgekeerd toepassen om licht te analyseren met de Fourier-pixel”, zegt postdoctoraal onderzoeker Sander Vonk. Door een lichtgolf en een referentiegolf op de pixel te laten samenvallen, maken de onderzoekers de oscillatiefase zichtbaar. Een camera legt het interferentiepatroon vast en daaruit volgt de fase van het licht; op vergelijkbare wijze bepalen ze de polarisatietoestand. Zo meet één Fourier-pixel intensiteit, fase en polarisatie tegelijk, zonder ingewikkelde modellen en zonder aparte optica voor elke eigenschap.
Doordat het oppervlakteprofiel van de Fourier-pixel met Fourier-analyse te bepalen is, combineert één onderdeel het sturen en het uitlezen van amplitude, fase en polarisatie. De wiskunde erachter blijft bovendien eenvoudig en vraagt geen zware rekenmodellen. De aanpak sluit aan bij bredere ontwikkelingen in de fotonica en bij beeldsensoren voor industriële toepassingen, waar steeds meer functies op minder chipoppervlak samenkomen.
Licht speelt een rol in techniek van televisie tot glasvezel en van mobiele telefooncamera’s tot meetopstellingen, dus ziet Norris breed nut voor de vinding. Omdat de oppervlaktegolven rekenkundige bewerkingen direct in het materiaal uitvoeren, zou zo’n Fourier-pixel op een vastgelegd beeld kunnen reageren en meteen een passend lichtpatroon terugsturen, buiten de computer om. Dat maakt razendsnelle optische verwerking denkbaar voor toepassingen die nu nog een aparte processor nodig hebben.
Op kortere termijn mikt het team op een matrix van veel elementen, vergelijkbaar met de opbouw van gewone camera’s en schermen die met talloze sensoren werken. Zo’n matrix zou de weg vrijmaken naar echte camera-displays die beeld tonen en vastleggen in één vlak. De resultaten verschenen op 24 juni 2026 in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, en de onderliggende octrooiaanvraag is genomineerd voor de Spark Award.
Dit artikel delen op je eigen website? Geen probleem, dat mag. Meer informatie.
IndustrieVandaag is een onafhankelijk platform met het laatste nieuws van vandaag over de procesindustrie, industrial processing, productie industrie, maakindustrie en elektronica industrie.
Neem contact met ons op:
Tel +31 (0)23 737 07 63
Email via contactpagina
