Новая сверхкомпактная камера, разработанная учеными из Принстонского и Вашингтонского университетов, может создавать четкие полноцветные изображения. Камера найдет большое применение в медицине – с ее помощью, например, можно осматривать внутренние органы пациента во время эндоскопии, сообщает портал EurkeAlert!.

Подробно разработка описана в журнале Nature Communications.

Вместо стеклянных или пластиковых линз новая оптическая система использует метаповерхность, которую можно производить так же, как компьютерный чип. Метаповерхность шириной всего полмиллиметра содержит в себе 1,6 миллиона цилиндрических столбиков. Каждый столбик имеет уникальную геометрию и функционирует как оптическая антенна.

Для правильной формы всего оптического волнового фронта необходимо варьировать дизайн каждого столбика. С помощью алгоритмов, основанных на машинном обучении, взаимодействие столбиков со светом объединяется для создания изображений высочайшего качества.

Ключевое нововведение в этой камере – интегрированная конструкция оптической поверхности и алгоритмы обработки сигналов, которые создают изображение. Это повысило производительность камеры в условиях естественного освещения. Раньше, чтобы получить высококачественные изображения, метаповерхностным камерам требовался чистый лазерный свет лаборатории или другие идеальные условия.

Исследователи сравнили изображения, полученные с помощью их системы, с картинкой предыдущих метаповерхностных камер, а также изображениями, полученными с помощью обычной составной оптики, в которой используется серия из шести преломляющих линз. За исключением небольшого размытия по краям кадра, изображения наноразмерной камеры были сравнимы по детализации с изображениями традиционной линзы, которая более чем в 500 000 раз больше по объему.