A Princeton University és a University of Washington kutatói egy olyan nagyfelbontású, színes képet adó kamerát fejlesztettek, ami alig nagyobb egy sókristálynál. Az optika a metafelület-technológiák új generációjának köszönhetően jött létre. Sokan feltehetik a kérdést, hogy mi értelme van az ilyen apró rendszereknek? Nos, gondoljunk például az orvostudományra: a sószem méretű kamerákkal sokkal könnyebben fel lehet deríteni betegségeket az emberi szervezetben, s a kisebb rendszerek messze nem okoznak akkora traumát, mint a nagyobb, jelenleg is elterjedt, invazív képalkotó berendezések (példának okáért álljon itt mondjuk a gyomortükrözés). A korábbi, a metafelületeken alapuló kompakt kamerákkal csupán olyan elmosódott, eltorzult képeket lehetett készíteni, amelyeknek ráadásul korlátozott volt a látótere is.
Kép forrása: Princeton University
Bár a mikrométernél kisebb pixelméretű képérzékelők már jó ideje léteznek, a teljes képalkotó rendszer további méretcsökkentésének a hagyományos optikák által szabott korlátok parancsoltak megálljt. A Princeton University és a University of Washington kutatói által kifejlesztett újdonsággal azonban olyan képminőség érhető el, mint a nála akár „500 000-szer” nagyobb hagyományos kamerákkal. A csapat az új kamerának a „neural nano-optic” (neurális nano-optika) rendszer nevet adta.
Az alkalmazott metafelületet 1,6 millió henger alapú „tornyocskával” borították be. Ezen tornyocskák mérete hozzávetőlegesen akkora, mint egy HIV vírus; mindegyik alakzatnak egyedi geometriája van és úgy működik, mint egy optikai antenna. A metafelület által továbbított fényt gépi tanulással fejlesztett algoritmusok dolgozzák fel, s hozzák létre a kimeneti, nagyfelbontású képet. Ez a folyamat valósidőben zajlik, s csupán 58 milliszekundumot vesz igénybe egy 720 x 720 pixeles RGB felvétel esetében.
A korábbi mikro-méretű kamerákkal alkotott képek (balra) elmosódottak, eltorzultak voltak korlátozott látószöggel. Az új, úgynevezett neurális nano-optikai rendszerrel éles, részletgazdag, színes képek készülhetnek, amelyek hasonló minőségűek, mint a hagyományos kameráké. (Kép forrása: Princeton University)
A kutatók jelenleg azon dolgoznak, hogy többféle számítási képességgel bővítsék a kamerát: a képminőség továbbfejlesztése mellett a tárgyfelismerés és -érzékelés szerepel a releváns fejlesztések között. Ezek az újdonságok hatalmas áttörést hozhatnak az orvoslásban és a robotikában. „Az egyes felületeket ultra nagy felbontású kamerákká alakíthatnánk, így többé nem kellene a telefon hátuljára három kamerát helyezni, hanem a mobil teljes hátlapja egyetlen óriási kamerává válhatna” – mondta Felix Heide, aki a tanulmány kutatója, vezető szerzője és a princetoni egyetem számítástechnikai részlegének adjunktusa. (Forrás: petapixel.com)
