Aparat wielkości ziarenka soli generuje wyraźne i kolorowe obrazy

Naukowcy z Princeton University i University of Washington opracowali aparat fotograficzny wielkości ziarenka soli. Urządzenie generuje obraz porównywalny do tego, jaki może dać aparat z obiektywem 500 tys. razy większym.

Podczas gdy tradycyjny aparat fotograficzny wykorzystują do uzyskania ostrego obrazu obiektyw-zespół szklanych lub plastikowych soczewek, nowy system optyczny opiera się na technologii zwanej metapowierzchnią, którą można wyprodukować podobnie jak chip komputerowy. Szeroka na zaledwie pół milimetra metapowierzchnia jest usiana 1,6 miliona cylindrycznych słupków.

Jak działa urządzenie?

Każdy słupek ma unikalną geometrię i działa jak antena optyczna. Zróżnicowanie konstrukcji poszczególnych słupków jest niezbędne do prawidłowego ukształtowania całego czoła fali optycznej. Za pomocą algorytmów opartych na uczeniu maszynowym łączy się sygnały, aby uzyskać najwyższej jakości obrazy i najszersze pole widzenia dla opracowanej do tej pory pełnokolorowej kamery metasurface.

- Zaprojektowanie i skonfigurowanie tych małych mikrostruktur, aby robiły to, co chcieliśmy uzyskać, było wyzwaniem. W przypadku tego konkretnego zadania, jakim jest przechwytywanie obrazów RGB o dużym polu widzenia, wcześniej nie było jasne, jak współprojektować miliony nanostruktur wraz z algorytmami przetwarzania końcowego – powiedział współautor publikacji Ethan Tseng z Princeton University.

Naukowcy porównali obrazy wytworzone za pomocą ich systemu z wynikami poprzednich kamer metapowierzchniowych, a także obrazy zarejestrowane przez konwencjonalną optykę, która wykorzystuje układ sześciu soczewek. Poza odrobiną rozmycia na krawędziach kadru, obrazy z aparatu w rozmiarze nano były porównywalne z obrazami tradycyjnej konfiguracji obiektywu, która ma ponad 500 tys. razy większą objętość.

Nano aparaty w smartfonach

Trwają prace nad zwiększeniem możliwości obliczeniowych kamery. Poza optymalizacją jakości obrazu jej twóry chcieliby dodać możliwości wykrywania obiektów i innych funkcji istotnych dla medycyny i robotyki. W przyszłości zamiast wbudowywać w telefon jeden czy więcej aparatów - można by wykonać cały jego tył z metamateriału, działającego jak kamera.

Źródło: PAP / dzienniknaukowy.pl / tk