Металинзы впервые применили для полноцветной съёмки

До сих пор металинзы — поверхности с периодической наноструктурой, взаимодействующей со световыми волнами, в лучшем случае формировали чёткое изображение только для узких (шириной менее 60 нм) участков видимого спектра (~300 нм).

Учёные из Вашингтонского университета (UW) в статье, вышедшей 9 февраля в Science Advances, показали как применение алгоритмов компьютерного фильтрования позволило впервые использовать металинзы для получения полноцветных картинок с крайне малыми искажениями. Подобные решения могут заменить стеклянные объективы в новом поколении сверхтонких камер и микроскопов.

Поверхность использовавшейся в их эксперименте металинзы была покрыта мельчайшими столбиками нитрида кремния. Их расположение было выбрано так, чтобы хроматические аберрации были «спектрально инвариантными» — описывались одной и той же функцией на протяжении всего видимого спектра. Благодаря этому для коррекции всех искажений можно было применить один и тот же вычислительный алгоритм.

В сравнительных испытаниях авторы пользовались стандартным критерием «структурного подобия», определяющим, насколько близки два снимка одной сцены по структуре, контрасту и яркости. Они обнаружили, что изображение цветовой таблицы, полученное обычной металинзой, соответствовало оригиналу на 74,8%. Использование сконструированного ими прототипа в комбинации с компьютерным фильтром увеличивало структурное подобие до 95,6%. При этом полная толщина оптической системы не превышала 200 мкм, это в 2 тыс. раз тоньше объектива камеры современного смартфона.

От других металинз разработка UW также выгодно отличается независимостью получаемого результата от поляризации света. Дополнение представленного алгоритма новыми этапами обработки может позволить увеличить эффективность улавливания света, улучшить контраст и разрешение генерируемых изображений.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365