Исследователи из Принстона и Вашингтонского университета разработали крошечную камеру размером с крупицу соли, которая может делать четкие полноцветные изображения. Она состоит из метаповерхности, которая улавливает свет, и которую можно масштабировать, чтобы превратить целые поверхности в сенсоры.
Устройство это нечто более сложное, чем просто прозрачная панель с выгравированным на ней круговым узором. Этот круг шириной полмиллиметра содержит 1,6 миллиона цилиндров, каждый из которых тщательно спроектирован так, чтобы отклонять свет оптимальным образом, так что массив в целом формирует оптический волновой фронт. Затем алгоритмы обработки сигналов создают изображение из этих данных.
Получающиеся изображения намного четче, чем у других небольших сенсоров. В ходе испытаний команда показала, что новый сенсор захватил изображения размером 720x720 пикселей в полноцветном режиме, захватывая длины волн от 400 до 700 нм в естественном свете, с пространственным разрешением 214 пар линий на мм. У него есть поле зрения 40 градусов и число f равное 2, и исследователи говорят, что снимки не уступают снимкам, сделанным обычным составным объективом камеры, который в полмиллиона раз больше, чем их новый сенсор.
Сравнение изображений, сделанных предыдущим крошечным сенсором изображения (слева) и новым метаповерхностным сенсором команды (справа). Фото: Princeton University
Алгоритмы постобработки делают большую часть тяжелой работы по улучшению качества изображения, и они были разработаны вместе с метаповерхностью, чтобы гарантировать, что они хорошо работают вместе.
Еще одно преимущество состоит в том, что устройства просты в производстве, а это означает, что их должно быть относительно легко масштабировать для производства. Они сделаны из нитрида кремния, а наноструктуры поверхности могут быть созданы с помощью фотолитографии в глубоком ультрафиолете - технологии, которая уже используется для изготовления полупроводников.
Команда утверждает, что если бы они производились массово, эти устройства можно было бы использовать для медицинской визуализации тела, обеспечивая маленьким роботам лучшее зрение или даже превращая практически что угодно в камеру, устанавливая на поверхность тысячи этих сенсоров.
«Мы могли бы превратить отдельные поверхности в камеры со сверхвысоким разрешением, так что вам больше не понадобятся три камеры на задней панели телефона, но вся задняя часть вашего телефона станет одной гигантской камерой», - говорит Феликс Хайде, старший автор исследования. «Мы можем думать о совершенно других способах создания устройств в будущем».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Источник: Princeton University
