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, который можно масштабировать, чтобы превратить целые поверхности в датчики.
Устройство выглядит как прозрачная панель с выгравированным на ней круглым узором. Этот круг шириной полмиллиметра содержит 1,6 миллиона цилиндров, каждый из которых тщательно спроектирован так, чтобы отклонять свет правильным образом, чтобы массив в целом формировал оптический волновой фронт. Затем алгоритмы обработки сигналов создают изображение из этих данных.
Получающиеся изображения намного четче, чем у других небольших датчиков. В ходе испытаний команда показала, что новый датчик захватил изображения размером 720 x 720 пикселей в полном цвете, 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 f-число 2, и исследователи говорят, что снимки не уступают снимкам, сделанным обычным составным объективом камеры, который в полмиллиона раз больше, чем их новый датчик.
Алгоритмы постобработки делают большую часть тяжелой работы по улучшению качества изображения, они были разработаны вместе с метаповерхностью.
Еще одно преимущество состоит в том, что устройства просты в изготовлении, а это означает, что их можно относительно легко масштабировать для производства. Они сделаны из нитрида кремния, а наноструктуры поверхности созданы с помощью глубокой ультрафиолетовой литографии – технологии, уже используемой для изготовления полупроводников.
Команда утверждает, что если бы они производились массово, эти устройства можно было бы использовать для медицинской визуализации тела, улучшения зрения у маленьких роботов или даже для превращения практически всего в камеру, выстилая поверхность тысячами этих датчиков.
«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 телефона станет одной гигантской камерой, – говорит Феликс Хайде, старший автор исследования, — Мы можем думать о совершенно других способах создания устройств в будущем».