С тех пор, как человек научился запечатлевать изображения на обработанных химическими веществами пластинах, технологии шагнули далеко вперёд. Современные камеры могут делать снимки 360-градусных панорам и создавать стереоизображения, даже в телефонах имеются миниатюрные модули. Тем не менее они по-прежнему остаются слишком большими для некоторых целей, но исследователи нашли способ создать нано-камеру, способную делать качественные снимки.

Удобные инструменты

Каждый раз, когда человеку необходимо выполнять какую-то работу, он создаёт подходящие инструменты. В некоторых случаях специалистам приходится работать с миниатюрными деталями, расположенными в труднодоступных местах. Их невозможно рассмотреть под увеличительным стеклом по вполне очевидным причинам, а существующие способы получить изображения удалённо крайне несовершенны. Инженеры пытались уменьшить камеры до приемлемых размеров, но у них ничего не получилось. Вернее, камеру создать можно, но качество полученного с её помощью изображения оставляет желать лучшего. Миниатюрная камера могла бы разрешить сразу множество проблем, но до сих пор не удавалось сохранить качество при уменьшении размеров.

Собственное решение предложили исследователи из Принстонского и Вашингтонского университетов. Они разработали новый процесс формирования изображений, полученных при помощи созданной ими же матрицы диаметром всего полмиллиметра.

Камера для микромира

Для того, чтобы получить изображение, исследователи использовали метаповерхность, состоящую из более чем полутора миллионов отдельных элементов. Каждый из них представляет собой цилиндр, напечатанный при помощи глубокой ультрафиолетовой литографии. Этот же метод сейчас используется для печати полупроводников. Весь массив цилиндров спроектирован таким образом, чтобы каждый его отдельный элемент искривлял попадающий на него свет определённым образом. В результате получается оптический волновой фронт, который преобразуется и передаётся для обработки нейросистеме. При помощи алгоритмов обработки создаётся цветное, достаточно чёткое и качественное изображение. Как показали испытания, качество снимка гораздо выше, чем у всех миниатюрных камер, созданных до сих пор. Матрица имеет угол обзора 40 градусов, захватывает свет с длиной волны от 400 до 700 нм и позволяет получить изображение 720x720 точек с разрешением 214 пар линий на мм.

Алгоритмы обработки играют здесь одну из ключевых ролей. Именно благодаря им выполняется большая часть работ по улучшению качества изображения. Они разрабатывались вместе с датчиком, поэтому идеально приспособлены для работы с ним. По словам исследователей, промышленное производство подобных камер не вызовет никаких сложностей. К тому же, у метаповерхности есть ещё одна полезная особенность – её можно напечатать на любом материале. Поэтому в камеру можно превратить буквально любой предмет.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!