Создана цветная камера размером 0,5 мм

Исследователи из Принстонского и Вашингтонского университетов успешно преодолели многочисленные препятствия, чтобы сообщить в статье, опубликованной 29 ноября в Nature Communications, о создании полноцветной камеры размером с типографскую точку в конце этого предложения. Массивы из тысяч таких камер можно использовать для полного охвата сцены, превращая поверхности в камеры.

«Вам больше не понадобятся три камеры на задней панели телефона, но вся она станет одной гигантской камерой», — сказал Феликс Хайде (Felix Heide), старший автор статьи и доцент кафедры информатики в Принстоне.

Вместо линз новая оптическая система использует метаповерхности из нитрида кремния, которые можно выпускать массово и с низкой себестоимостью стандартными методами полупроводникового производства.

Метаповерхность диаметром всего полмиллиметра усеяна 1,6 миллионами цилиндрических столбиков. Каждый из них функционирует как оптическая антенна, и действуя вместе, они формируют весь оптический волновой фронт.

Ключевым нововведением при создании камеры стало сочетание оптической метаповерхности и обучаемых алгоритмов обработки сигналов. Это позволило улучшить работу камеры в условиях естественного освещения.

Предыдущие ультракомпактные камеры с метаповерхностью для получения качественных изображений требовали идеальных лабораторных условий и чистого лазерного света. Кроме того, способность захвата полного видимого спектра у них была очень ограниченной.

Для решения этих проблем принстонская группа применила компьютерный симулятор, автоматизировав тестирование всевозможных конфигураций массива наноантенн. Ценой больших затрат времени и машинных ресурсов авторами была получена модель, эффективно аппроксимирующая высокоточный синтез изображений метаповерхностью.

В сравнительных испытаниях, цветные картинки, полученные новой камерой лишь немного размытыми краями уступали изображениям, снятым традиционной камерой с линзовым объективом, которая по величине превосходила «метакамеру» более, чем в 500 тысяч раз.

Хайде и его коллеги сейчас работают над расширением встроенных вычислительных возможностей своей камеры. Помимо оптимизации качества изображения, они хотели бы интегрировать в неё обнаружение объектов и другие сенсорные функции, актуальные для медицины и робототехники.

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