Ερευνητές έφτιαξαν μία πλήρη λειτουργική κάμερα στο μέγεθος ενός κόκκου αλατιού, που μπορεί να αλλάξει τα smartphones!

4 Δεκεμβρίου 2021

Οι μικρού μεγέθους κάμερες έχουν μεγάλες δυνατότητες να εντοπίζουν προβλήματα στο ανθρώπινο σώμα, αλλά οι προηγούμενες προσεγγίσεις κατέγραφαν ασαφείς, παραμορφωμένες εικόνες με περιορισμένο οπτικό πεδίο.

Τώρα, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον και στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον έχουν ξεπεράσει αυτά τα εμπόδια με μια εξαιρετικά μικροσκοπική κάμερα στο μέγεθος ενός χονδροειδούς κόκκου αλατιού.

Το νέο σύστημα μπορεί να παράγει καθαρές, έγχρωμες εικόνες ίσες με έναν συμβατικό σύνθετο φακό κάμερας 500.000 φορές μεγαλύτερο σε όγκο, ανέφεραν οι ερευνητές σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στις 29 Νοεμβρίου στο Nature Communications.

Βασισμένη σε έναν κοινό σχεδιασμό του υλικού και της υπολογιστικής επεξεργασίας της κάμερας, το σύστημα θα μπορούσε να επιτρέψει την ελάχιστα επεμβατική ενδοσκόπηση με ιατρικά ρομπότ για τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών και τη βελτίωση της απεικόνισης για άλλα ρομπότ με περιορισμούς μεγέθους και βάρους.

Ενώ μια παραδοσιακή κάμερα χρησιμοποιεί μια σειρά κυρτών γυάλινων ή πλαστικών φακών για να λυγίσει τις ακτίνες φωτός και να πετύχει την εστίαση, το νέο οπτικό σύστημα βασίζεται σε μια τεχνολογία που ονομάζεται metasurface, η οποία μπορεί να παραχθεί περίπου όπως ένα τσιπ υπολογιστή. Μόλις με μισό χιλιοστό πλάτους, η metasurface είναι γεμάτη με 1,6 εκατομμύρια κυλινδρικούς στύλους, ο καθένας περίπου στο μέγεθος του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV).

Κάθε κύλινδρος έχει μια μοναδική γεωμετρία και λειτουργεί σαν οπτική κεραία. Η αλλαγή του σχεδιασμού κάθε στύλου είναι απαραίτητη για τη σωστή διαμόρφωση ολόκληρου του οπτικού μετώπου κύματος. Με τη βοήθεια αλγορίθμων που βασίζονται στη μηχανική μάθηση, οι αλληλεπιδράσεις των στύλων με το φως συνδυάζονται για να παράγουν εικόνες υψηλότερης ποιότητας και ευρύτερο οπτικό πεδίο για μια πλήρως έγχρωμη metasurface κάμερα, η πιο εξελιγμένη που έχει αναπτυχθεί μέχρι σήμερα.

Βασική καινοτομία στη δημιουργία της κάμερας ήταν η ενσωματωμένη σχεδίαση της οπτικής επιφάνειας και οι αλγόριθμοι επεξεργασίας σήματος που παράγουν την εικόνα. Αυτό ενίσχυσε την απόδοση της κάμερας σε συνθήκες φυσικού φωτός, σε αντίθεση με προηγούμενες κάμερες metasurface που απαιτούσαν καθαρό φως λέιζερ ενός εργαστηρίου ή άλλες ιδανικές συνθήκες για την παραγωγή εικόνων υψηλής ποιότητας, δήλωσε ο Felix Heide, ερευνητής της μελέτης και επίκουρος καθηγητής υπολογιστών στο Πρίνστον.

Αν και η προσέγγιση στον οπτικό σχεδιασμό δεν είναι νέα, αυτό είναι το πρώτο σύστημα που χρησιμοποιεί οπτική τεχνολογία επιφάνειας στο μπροστινό μέρος και επεξεργασία δεδομένων βασισμένη σε νευρώνες στο πίσω μέρος»,
δήλωσε ο Joseph Mait, σύμβουλος της Mait-Optik και πρώην ανώτερος υπάλληλος. ερευνητής και επικεφαλής επιστήμονας στο Ερευνητικό Εργαστήριο του Στρατού των ΗΠΑ.

Ο Heide και οι συνεργάτες του εργάζονται τώρα για να προσθέσουν περισσότερες υπολογιστικές δυνατότητες στην ίδια την κάμερα. Πέρα από τη βελτιστοποίηση της ποιότητας της εικόνας, θα ήθελαν να προσθέσουν δυνατότητες για ανίχνευση αντικειμένων και άλλες μεθόδους ανίχνευσης σχετικές με την ιατρική και τη ρομποτική.

Ο Heide οραματίζεται επίσης τη χρήση εξαιρετική μικ΄ρων συσκευών απεικόνισης για τη δημιουργία επιφανειών ως αισθητήρες.

Θα μπορούσαμε να μετατρέψουμε επιφάνειες σε κάμερες με εξαιρετικά υψηλή ανάλυση, έτσι δεν θα χρειάζεσαι πια τρεις κάμερες στο πίσω μέρος ενός τηλεφώνου, αλλά ολόκληρο το πίσω μέρος του τηλεφώνου θα γινόταν μια τεράστια κάμερα. Μπορούμε να σκεφτούμε εντελώς διαφορετικά τρόπους κατασκευής συσκευών στο μέλλον.

Πρόκειται για μία εξέλιξη που δυνητικά μπορεί να φέρει επανάσταση στην κατασκευή καμερών και να αλλάξει πολύ των τρόπο που θα φωτογραφίζουμε στο μέλλον; Μένει να το δούμε!

Αναζητήστε όλα τα νέα προϊόντα στο κατάστημα
Ρεπέλλα Φωτογραφικά.

To pttlgr στηρίζεται για την λειτουργία του στους αναγνώστες του!
Μπορείς να βοηθήσεις με μία μικρή δωρεά!
Υποστηρίξτε το pttlgr ακόμα και με μόλις 1€ – χρειάζεται μόνο ένα λεπτό. Εάν μπορείτε, σκεφτείτε να μας υποστηρίξετε με ένα ποσό κάθε μήνα.
Σας ευχαριστούμε.

Στηρίξτε το pttlgr και την προσπάθεια μας για έγκυρη και άμεση ενημέρωση ακολουθώντας μας
σε Instagram, YouTube και Facebook!

Ακολουθήστε το pttlgr στα Google News, εδώ!