Ученые создали фотокамеру размером с крупицу соли - работает не хуже "зеркалки"
Устройство конкурирует с моделями, которые в 500 тыс. раз больше, и удивляет четкими, полноцветными изображениями.
Исследователи из Принстонского и Вашингтонского университетов создали сверхкомпактную камеру размером с кристалл соли. Устройство может снимать четкие, полноцветные фото на уровне камер с обычными объективами, которые в 500 тыс. раз больше. Об этом исследователи написали в Nature Communications.
В обычных камерах линзы из изогнутого стекла или пластика используются для фокусировки света при съемке. А новая микрокамера оснащена принципиально иной оптической системой, созданной при помощи так называемой метаповерхности. Размер метаповерхности — всего полмиллиметра. Она располагает 1,6 млн цилиндрических столбов, которые имеют уникальную форму и функционируют как оптическая антенна. Стоит отметить, что метаповерхность, как и процессор, работает на основе алгоритмов машинного обучения, благодаря чему достигается высокое качество изображений.
"Спроектировать и сконфигурировать эти маленькие микроструктуры таким образом, чтобы они делали то, что вы хотите, было сложной задачей. Мы много размышляли над тем, как спроектировать миллионы наноструктур, чтобы совместить их работу с алгоритмами постобработки изображений RGB с большим полем обзора", — пишут авторы исследования.
Один из членов команды, Шейн Колберн, создал компьютерный симулятор для тестирования различных наноантенн. По словам Колберна, из-за большого количества антенн и сложности их взаимодействия со светом, моделирование отняло много времени, а также потребовалось много памяти. Но усилия оказали ненапрасными: ученый разработал модель для эффективной аппроксимации возможностей создания изображений метаповерхностью с достаточной точностью.
По сравнению с предыдущими сверхкомпактными камерами с метаповерхностными объективами, новый объектив легко устраняет искажения и ограничения захвата полного спектра видимого света. Обычно крошечные камеры работают в условиях чистого лазерного света в лаборатории или в аналогичных идеальных условиях, необходимых для получения высококачественных изображений, но производительность новой камеры при естественном освещении так же хороша, как и при лабораторном.
Ранее мы сообщали о том, как будут эволюционировать нанотехнологии в ближайшие десятилетия.