Vědci ve Spojených státech vyvinuli malý fotoaparát, který je podle nich „velký jako zrnko soli“. Tento nový fotoaparát dokáže vytvářet jasné a barevné snímky, které jsou stejně kvalitní jako snímky pořízené 500 000krát většími objektivy fotoaparátů.
Výzkumníci z Princetonské univerzity a Washingtonské univerzity vytvořili nový typ optického systému s názvem „metasurface“, díky kterému dokázali zmenšit hardware kamery. To zkombinovali se strojovým zpracováním obrazu, které umožňuje kameře vytvářet jasné snímky při přirozeném osvětlení. Dříve mohly mikrokamery podle výzkumníků vytvářet užitečné snímky pouze v dokonalých laboratorních podmínkách. Jejich práce byla publikována v časopise Nature.
„Bylo náročné navrhnout a nakonfigurovat tyto malé nanostruktury tak, aby dělaly to, co chcete,“ řekl Ethan Tseng, doktorand informatiky na Princetonu, který se podílel na vedení studie. „Pro tento specifický úkol zachycení RGB snímků s velkým zorným polem nebylo dříve jasné, jak spolu s algoritmy následného zpracování navrhnout miliony nanostruktur.“
Fotoaparát se skládá z 1,6 milionu válcových sloupků, které při interakci se světlem vytvářejí obraz. Povrch je vyrobený z nitridu křemíku, materiálu, který je kompatibilní s výrobou počítačových mikročipů. To znamená, že jejich výroba by byla levnější a rychlejší než výroba současných objektivů fotoaparátů plné velikosti.
Rozdíl v kvalitě obrazu stejné květiny pořízené starším mikro fotoaparátem (vlevo) ve srovnání s novým mikro fotoaparátem od Princetonská univerzity (vpravo). Foto: Princetonská univerzita
Existují sice i jiné kamery, které používají „metasurface“. Jejich snímky jsou ale obvykle zkreslené, mají malé zorné pole nebo omezenou schopnost zachytit celé spektrum světla. Tato kamera má unikátní integraci konstrukce optického povrchu a algoritmů zpracování signálu, které vytvářejí obraz.
Technologie by mohla pomoct ve zdravotnictví
Výzkumníci si představují, že tyto typy kamer budou využívány při zákrocích, jako je endoskopie. Tam je třeba, aby kvalitní fotografie z vnitřku těla pacienta byly co nejméně invazivní.
Snímek z nové mikrokamery (vlevo) ve srovnání s normálním snímkem (vpravo). Foto: Princetonská univerzita
Také se předpokládá, že by tyto metasurfaces mohly jednou pokrývat celý povrch zařízení, jako jsou mobilní telefony. „Už byste nepotřebovali tři fotoaparáty na zadní straně telefonu, ale celá zadní strana telefonu by se stala jedním obrovským fotoaparátem.“ řekl Felix Heide, který se podílel na vývoji fotoaparátu.
