Kuvauksen uudet ulottuvuudet

Princetonin ja Washingtonin yliopistojen tutkijat ovat ottaneet merisuolan jyvän kokoisella ultrakompaktilla kameralla teräviä täysvärikuvia.

Perinteisessä kamerassa käytetään sarjaa kaarevia lasi- tai muovilinssejä valonsäteiden saamiseksi tarkennetuksi. Uusi optinen järjestelmä perustuu metapintatekniikkaan. Vain puoli millimetriä leveä metapinta on täytetty 1,6 miljoonalla lieriömäisellä pylväällä. Jokaisella pylväällä on ainutlaatuinen geometria ja se toimii kuten optinen antenni.

Kuva-anturin ja koneoppimisen algoritmien avulla pylväiden vuorovaikutus valon kanssa kokoaa korkealaatuisimman kuvan ja laajimman näkökentän tähän mennessä kehitetyille täysväriselle metapintalinssille.

Keskeinen innovaatio kameran luomisessa oli optisen pinnan integroitu suunnittelu ja kuvan tuottavat signaalinkäsittelyalgoritmit. Tämä paransi kameran suorituskykyä luonnollisessa valossa, toisin kuin aiemmissa metapintakameroissa, jotka vaativat puhdasta laboratorion laservaloa tai muita ihanteellisia olosuhteita korkealaatuisten kuvien tuottamiseen, sanoo apulaisprofessori Felix Heide Princetonista.

"Vaikka lähestymistapa optiseen suunnitteluun ei ole uusi, tämä on ensimmäinen järjestelmä, joka käyttää pintaoptista tekniikkaa etuosassa ja taustalla neuropohjaista käsittelyä", sanoo vanhempi tutkija Joseph Mait.

Heide ja hänen kollegansa työskentelevät nyt lisätäkseen laskentakykyjä itse ultra-kompaktiin kameraan. Kuvanlaadun optimoinnin lisäksi he haluaisivat lisätä valmiuksia esineiden havaitsemiseen ja muita esimerkiksi lääketieteen ja robotiikan kannalta tärkeitä tunnistusmenetelmiä.

Heide suunnittelee myös käyttää ultrakompakteja kuvantamislaitteita luomaan pintoja kuin antureina. "Voimme muuttaa yksittäisistä pinnoista ultrakorkearesoluutioisia kameroita, jolloin puhelimen takaosaan ei enää tarvitsisi kolmea kameraa, vaan puhelimen koko takaosasta tulisi yksi jättikamera. Voimme ajatella täysin erilaisia tapoja rakentaa laitteita tulevaisuudessa", hän sanoi.

Optisessa mikroskoopissa esimerkiksi hiilinanoputket näyttävät harmailta. Kyvyttömyys erottaa hienoja yksityiskohtia ja eroja yksittäisten nanomateriaalien välillä vaikeuttaa tieteilijöiden työtä tutkia niiden ainutlaatuisia ominaisuuksia ja löytää tapoja kehittää niitä teolliseen käyttöön.

UC Riversiden tutkijat esittävät uutta vallankumouksellista, jossa volframilampun "valkoinen" valo kohdistetaan hopeisen nanolangan kärkeen ja siitä kohteeseen. Näytteen valonsironta ja absorptio voidaan lukea tarkasti mikä tuo esiin aiemmin näkymättömiä yksityiskohtia, kuten värit.

Edistys, joka parantaa värikuvan resoluutiota ennennäkemättömälle 6 nanometrin tasolle, auttaa tutkijoita näkemään nanomateriaalit riittävän yksityiskohtaisesti, jotta niistä tulee hyödyllisempiä elektroniikassa ja muissa sovelluksissa.

Aiheista aiemmin:

Laskentaa ilman digitaaliprosessoria

Metamateriaali ratkoo yhtälöitä

Uusia sovelluksia metamateriaaleille