Ερευνητές ανέπτυξαν κάμερα σε μέγεθος κόκκου αλατιού

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Πρίνστον και το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον ανέπτυξαν ένα σύστημα απεικόνισης που έχει το μέγεθος ενός κόκκου αλατιού. Είναι χτισμένο σε μια λεγόμενη μετα-επιφάνεια με 1,6 εκατομμύρια κυλινδρικούς στύλους και μπορεί να λειτουργήσει ακριβώς όπως ένας αισθητήρας κάμερας.

Κάθε ανάρτηση λειτουργεί ως οπτική κεραία, λαμβάνοντας φως, για να διαμορφώσει το οπτικό μέτωπο κύματος και, στη συνέχεια, χάρη στους αλγόριθμους AI, η εικόνα υψηλής ποιότητας αναπτύσσεται σε πλήρη χρώματα.

Οι παραδοσιακές κάμερες χρησιμοποιούν σύνθετους πλαστικούς και γυάλινους φακούς που λυγίζουν το φως σε έναν αισθητήρα που στέλνει τα σήματα ηλεκτρονικά. Η νέα λύση βασίζεται στην metasurface, η οποία, εν συντομία, είναι μια λεπτή μεμβράνη με μεμονωμένα μικροσκοπικά στοιχεία που έχουν αναπτυχθεί για να διαθλούν το φως προς οποιαδήποτε επιθυμητή κατεύθυνση.

Επιστρέφοντας στην κάμερα, δηλαδή στη μετα-επιφάνεια και τους κυλινδρικούς στύλους της, η καινοτομία είναι να αποκτήσουμε τον κατάλληλο σχεδιασμό των σωλήνων και να αναπτύξουμε τον κατάλληλο αλγόριθμο επεξεργασίας σήματος που μπορεί να παράγει μια πραγματική εικόνα. Αυτό επέτρεψε στην κάμερα metasurface να τραβήξει μια έγχρωμη φωτογραφία αντί να λειτουργεί σαν λέιζερ που παρήγαγε ασαφείς, παραμορφωμένες εικόνες με περιορισμένο οπτικό πεδίο.

Η κύρια εφαρμογή αυτού του νέου τύπου κάμερας είναι κυρίως η ιατρική – τα ρομπότ θα μπορούν να κάνουν ελάχιστα επεμβατική ενδοσκόπηση για τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών.

Η κατασκευή της metasurface / μετα-επιφάνειας βασίζεται στο νιτρίδιο του πυριτίου, που σημαίνει ότι θα μπορούσαν να παραχθούν γρήγορα σε μαζική κλίμακα με χαμηλότερο κόστος από τους φακούς για τις συμβατικές κάμερες. Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα σχέδιο όπου η οπτική τεχνολογία βρίσκεται στο μπροστινό μέρος και η νευρωνική επεξεργασία λειτουργεί στο πίσω άκρο. Οι ειδικοί πιστεύουν ότι αυτή η σημαντική ανακάλυψη θα ανοίξει τις πόρτες για «εντελώς διαφορετικούς τρόπους κατασκευής συσκευών στο μέλλον».