Ultrakompakt, sószemcse méretű kamerát fejlesztettek ki az Egyesült Államokban

A mikroméretű rendszer mindig is nagy potenciállal rendelkezett az emberi test rendellenességeinek felismerésében, valamint a szuperkisméretű robotok érzékelésének lehetővé tételében, de a korábbi megközelítések homályos, torz képeket rögzítettek, korlátozott látómezővel. Most azonban a tudósok leküzdötték ezeket az akadályokat.

A rendszer egy "metafelületnek" nevezett technológiára támaszkodik, amelyet 1,6 millió hengeres oszloppal láttak el. Az alkatrész egyik nagy előnye, hogy ugyanazzal a módszerrel lehet előállítani, mint egy számítógépes chipet.

"A megoldással különböző felületeket ultranagy felbontású kamerákká alakíthatnánk, így már nem lenne szükség három kamerára a telefonunk hátulján, hanem a telefonunk egész hátulja egyetlen óriási kamerává válna. Ezzel teljesen más módokon gondolkodhatunk a jövőbeni eszközépítésben" - mondta Felix Heide, a tanulmány vezető szerzője, a Princeton informatikai tanszékének adjunktusa.

Míg egy hagyományos kamera ívelt üveg- vagy műanyaglencsék sorozatát használja a fénysugarak fókuszba hajlításához, az optikai rendszer egy metafelületnek nevezett technológiára támaszkodik. Ez egy üvegszerű anyagból készül, amely kompatibilis a szabványos gyártási módszerekkel, ami azt jelenti, hogy a konstrukció könnyen és a hagyományos lencséknél alacsonyabb költséggel sorozatgyártható.

Elképesztő vizuális javulás érhető el a mikroméretű kameralencsével

A mindössze fél milliméter széles, tehát nagyjából egy sószemcsének megfelelő nanoméretű eszköz 1,6 millió oszlopának mindegyike optikai antennaként működik. Az egyes oszlopok kialakításának variálása szükséges a teljes optikai hullámfront helyes alakításához. A gépi tanuláson alapuló algoritmusok segítségével az egyes oszlopok és a fény kölcsönhatása együttesen a legjobb minőségű képeket és a legszélesebb látómezőt eredményezi.

"Nagy kihívás volt megtervezni és konfigurálni ezeket a kis nanoszerkezeteket, hogy azt tegyék, amit akarunk" - mondta Ethan Tseng, a Princeton informatika doktori képzésben részt vevő hallgató, a tanulmány társvezetője. "A nagy látómezőjű RGB-képek rögzítésének e speciális feladatához korábban nem volt világos, hogyan lehet a több millió nanoszerkezetet együtt tervezni az utólagos feldolgozású algoritmusokkal."

"Bár az optikai tervezés megközelítése nem új, ez az első olyan rendszer, amely elöl felületi optikai technológiát, hátul pedig neurális alapú feldolgozást alkalmaz. A közzétett munka jelentősége annak a herkulesi feladatnak a teljesítése, hogy a metafelület millió jellemzőjének méretét, alakját és elhelyezkedését, valamint a detektálás utáni feldolgozás paramétereit közösen tervezzük meg a kívánt képalkotási teljesítmény elérése érdekében" - tette hozzá Joseph Mait, a Mait-Optik tanácsadója, az amerikai hadsereg kutatólaboratóriumának korábbi vezető kutatója és tudományos főmunkatársa.

A hardver és a számítógépes feldolgozás közös tervezése által létrejött rendszer lehetővé teheti a minimálisan invazív endoszkópiát orvosi robotokkal a betegségek diagnosztizálására és kezelésére, és javíthatja más, méret- és súlykorlátozással rendelkező robotok képalkotását.

V.V.