Naukowcy zmniejszyli aparat fotograficzny do wielkości kryształu soli08.12.2021

Jakość zdjęć wykonanych przez system neural nano-optics jest porównywalna do tych, które robione są aparatami o 500 tys. razy większych obiektywach.

Tradycyjne systemy optyczne składają się z kaskady elementów, które korygują odbicia soczewek. W związku z tym trudno zaprojektować dobre urządzenia w naprawdę miniaturowej skali. Badacze z Uniwersytetu Princeton oraz z Uniwersytetu Waszyngtońskiego wpadli jednak na pomysł nowego rozwiązania. Dzięki niemu ich nano-aparat jest w stanie zarejestrować ciąg obrazów nie tylko w kolorze, ale i w wysokiej rozdzielczości.

Sednem działania aparatu jest technologia metasurface. Budową przypomina on komputerowy chip, bo wykorzystuje 1,6 miliona cylindrycznych słupków, które koncentrują się na powierzchni o szerokości połowy milimetra. Każdy cylinder, reagując na światło, jest zdolny tworzyć obrazy.

Do tej pory podobne rozwiązania mogły działać jedynie w perfekcyjnie zaaranżowanym środowisku laboratoryjnym, ale technologia metasurface poszła o krok dalej. Przez to, że wsparto ją algorytmami uczenia maszynowego, uzyskane zdjęcia są bardziej nasycone kolorami i wyraźne. Choć miniaturowa wielkość takiego sprzętu mogłaby się przydać np. w medycynie do sondowania wnętrza ludzkiego ciała, twórcy tej technologii przewidują też inne rozwiązania:

– Moglibyśmy zamienić niektóre powierzchnie na aparaty o ultra rozdzielczości – mówi Felix Heide, jeden z autorów niedawno opublikowanego w magazynie „Nature” badania. – W efekcie trzy obiektywy umieszczone z tyłu telefonu nie byłyby potrzebne, bo cała powierzchnia urządzenia byłaby jednym wielkim aparatem – dodaje.