دانشمندان دوربینی به اندازه یک دانه برنج اختراع کردند که فیلمی قابل مقایسه با لنزهای سنتی ایجاد کرد.

اخیراً محققان دانشگاه پرینستون و دانشگاه واشنگتن یک دوربین مینیاتوری به اندازه دانه برنج ساخته اند که می تواند عکس های تمام رنگی با وضوح بالا بگیرد و نقش مهمی در زمینه های پزشکی و سایر زمینه های حرفه ای دارد. مقالات مرتبط در "ارتباطات طبیعت" در 29 نوامبر منتشر شد.

این دوربین مینیاتوری متعلق به حوزه نورونانو اپتیک است و در ظاهر غیرمعمول خود ترکیبی نوآورانه از سطح نوری و فناوری های پردازش محاسباتی است.

اولین مورد سطح نوری است. دوربین‌های سنتی از شیشه‌های خمیده یا لنزهای پلاستیکی استفاده می‌کنند، در حالی که سیستم اپتیکال دوربین مینیاتوری جدید بر فناوری تصویربرداری «متاسطحی» تکیه دارد که می‌تواند مانند یک تراشه رایانه تولید شود.

این دوربین مینیاتوری تنها نیم میلی‌متر عرض دارد و 1.6 میلیون سیلندر دارد و به اندازه ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) است. هر سیلندر شکل هندسی منحصر به فردی دارد و عملکرد آن شبیه به «آنتن الکترومغناطیسی باند نوری» است. تغییر طراحی هر سیلندر بر شکل گیری صحیح کل جبهه موج نوری تأثیر می گذارد.

دوم روش تصویربرداری محاسباتی است. برای ثبت یک تصویر RGB با میدان دید بزرگ، اندازه، شکل و موقعیت میلیون‌ها سیلندر باید همراه با الگوریتم طراحی و پیکربندی شود. شین کولبرن، یکی از نویسندگان مقاله، یک شبیه‌ساز محاسباتی برای آزمایش خودکار طرح‌ها و پیکربندی‌های مختلف ایجاد کرد.او مدلی با دقت کافی برای تقریب توانایی تولید تصویر یک متاسطح برای دستیابی به عملکرد تصویربرداری مورد نیاز توسعه داد.

مزیت این دوربین مینیاتوری این است که می تواند تصاویر تمام رنگی واضح ایجاد کند و بالاترین کیفیت و وسیع ترین میدان دید در بین دوربین های تمام رنگی هایپرسطحی توسعه یافته است.

در گذشته، دوربین مینیاتوری میدان دید و توانایی محدودی برای گرفتن طیف کامل نور مرئی داشت و تصویر تار و به شدت مخدوش می شد؛ دوربین مینیاتوری جدید می توانست تصاویر واضح و تمام رنگی تولید کند، با این تفاوت که لبه تصویر کمی تار بود، که اساساً همان لنز مرکب شکست سنتی بود که حجم دومی آن 500000 برابر بزرگتر از آن است.

علاوه بر این، به گفته فلیکس هاید، استادیار علوم کامپیوتر در پرینستون، برخلاف دوربین‌های متاسطح قبلی که برای تولید تصاویر با کیفیت به لیزر خالص در آزمایشگاه یا سایر شرایط ایده‌آل نیاز دارند، عملکرد دوربین‌های مینیاتوری جدید در شرایط نور طبیعی باعث شده است. نیز بهبود یافته است.

در آینده، دوربین های مینیاتوری احتمالا تجاری خواهند شد. کولبرن، دکترای دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه واشنگتن نیز در این تحقیق شرکت کرد.او طراحی سیستم را در Tunoptix، یک شرکت مستقر در سیاتل، هدایت می‌کند و قصد دارد فناوری تصویربرداری فراسطحی را تجاری کند.

در همان زمان، دکتر جیمز وایتهد، از همان مکتب کولبرن، یک متاسطح بر اساس نیترید سیلیکون، ماده ای شیشه مانند سازگار با روش های استاندارد تولید نیمه هادی که برای تراشه های کامپیوتری استفاده می شود، ساخت – که به این معنی است که در مقایسه با لنزها در دوربین های سنتی، یک طرح متاسطح معین را می توان به راحتی با هزینه کمتر به صورت انبوه تولید کرد.

تیم تحقیقاتی اکنون سخت کار می کند تا قدرت محاسباتی بیشتری به خود دوربین بیافزاید.علاوه بر بهینه سازی کیفیت تصویر، آنها همچنین امیدوارند که عملکردهای تشخیص اشیا را افزایش داده و آنها را در پزشکی و رباتیک به کار ببرند.

به عنوان مثال، دوربین‌های مینیاتوری پتانسیل بالایی در تشخیص مشکلات انسانی و ایجاد حس برای روبات‌های بسیار کوچک دارند، می‌توان از آن‌ها برای آندوسکوپ‌های کم تهاجمی و روبات‌های پزشکی استفاده کرد و همچنین می‌تواند تصویربرداری از ربات‌های دیگر محدود به اندازه و وزن را بهبود بخشد.

آنها همچنین ایجاد یک "سطح به عنوان یک حسگر"، مجموعه ای از هزاران "دوربین دانه برنج" را تصور کردند که می تواند برای سنجش تمام صحنه استفاده شود و سطح را به یک دوربین تبدیل کند:

ما می‌توانیم یک سطح را به دوربینی با وضوح فوق‌العاده تبدیل کنیم، بنابراین دیگر نیازی به سه دوربین در پشت گوشی خود ندارید و کل پشت گوشی به یک دوربین بزرگ تبدیل می‌شود. می‌توانیم در آینده راه‌های کاملاً متفاوتی برای تولید تجهیزات بیندیشیم.

#به دنبال کردن حساب رسمی وی چت Aifaner خوش آمدید: Aifaner (شناسه WeChat: ifanr)، در اسرع وقت مطالب هیجان انگیزتری در اختیار شما قرار خواهد گرفت.

Ai Faner | لینک اصلی · مشاهده نظرات · Sina Weibo