Учені створили фотокамеру розміром з крихту солі — працює не гірше за "дзеркалку"
Пристрій конкурує з моделями, які в 500 тис. разів більші, і дивує чіткими, повнокольоровими зображеннями.
Дослідники з Прінстонського та Вашингтонського університетів створили надкомпактну камеру розміром із кристал солі. Пристрій може знімати чіткі, повнокольорові фото на рівні камер зі звичайними об'єктивами, які в 500 тис. разів більші. Про це дослідники написали в Nature Communications.
У звичайних камерах лінзи із зігнутого скла або пластику використовуються для фокусування світла під час зйомки. А нова мікрокамера оснащена принципово іншою оптичною системою, створеною за допомогою так званої метаповерхні. Розмір метаповерхні — усього пів міліметра. Вона має 1,6 млн циліндричних стовпів, які мають унікальну форму і функціонують як оптична антена. Варто зазначити, що метаповерхня, як і процесор, працює на основі алгоритмів машинного навчання, завдяки чому досягається висока якість зображень.
"Спроєктувати і сконфігурувати ці маленькі мікроструктури таким чином, щоб вони робили те, що ви хочете, було складним завданням. Ми багато міркували над тим, як спроєктувати мільйони наноструктур, щоб поєднати їхню роботу з алгоритмами постобробки зображень RGB з великим полем огляду", — пишуть автори дослідження.
Один із членів команди, Шейн Колберн, створив комп'ютерний симулятор для тестування різних наноантен. За словами Колберна, через велику кількість антен і складність їхньої взаємодії зі світлом, моделювання забрало багато часу, а також знадобилося багато пам'яті. Але зусилля виявилися недаремними: учений розробив модель для ефективної апроксимації можливостей створення зображень метаповерхнею з достатньою точністю.
Порівняно з попередніми надкомпактними камерами з метаповерхневими об'єктивами, новий об'єктив легко усуває спотворення та обмеження захоплення повного спектру видимого світла. Зазвичай крихітні камери працюють в умовах чистого лазерного світла в лабораторії або аналогічних ідеальних умовах, необхідних для отримання високоякісних зображень, але продуктивність нової камери при природному освітленні така хороша, як і при лабораторному.
Раніше ми повідомляли, як еволюціонуватимуть нанотехнології в найближчі десятиліття.