Onderzoekers van de Princeton-universiteit en de universiteit van Washington hebben een piepkleine camera onthuld die, ondanks zijn afmetingen, indrukwekkende beelden kan maken.
Hij is zo groot als een zoutkorrel maar toch kan hij voorwerpen op korte afstand in verbluffend detail vastleggen dankzij de technologie die zich in zijn glasachtige behuizing bevindt.
Eerder uitgebrachte microcamera’s hebben wazige of onscherpe beelden geproduceerd die een vertekend beeld geven van wat er werkelijk is.
500.000 keer beter
Dit gezamenlijke project heeft echter “scherpe beelden in kleur opgeleverd die vergelijkbaar zijn met beelden van een conventionele samengestelde cameralens die 500.000 keer groter is in volume”.
De twee universiteiten hebben hun bevindingen bekendgemaakt in een artikel dat is gepubliceerd in Nature Communications. Daarin gaan zij in detail in op de vraag hoe zij zo’n ongelooflijke machine op zo’n kleine schaal hebben kunnen maken.
Volgens hen gebruiken normale camera’s “een reeks gebogen glazen of plastic lenzen om lichtstralen in focus te buigen”, maar hun microcamera “vertrouwt op een technologie die een metasurface wordt genoemd”.
Volgens de onderzoekers is het metasurface slechts een halve millimeter breder en is het bezaaid met 1,6 miljoen cilindrische paaltjes. Elk van deze paaltjes heeft ruwweg “de grootte van het humane immunodeficiëntievirus (HIV)”, oftewel het is microscopisch minuscuul.
Deze palen analyseren het “optische golffront” dat zich voor hen bevindt en gebruiken “op machinaal leren gebaseerde algoritmen” om uit te zoeken hoe het rode, groene en blauwe (RGB) licht op verschillende objecten wordt gefilterd.
Wanneer dat allemaal gecombineerd is, kunnen ze beelden van hoge kwaliteit maken.
Ethan Tseng, een Ph.D. student computerwetenschappen aan Princeton die de studie mede leidde, zei in een verklaring: “Het is een uitdaging geweest om deze kleine nanostructuren te ontwerpen en te configureren om te doen wat je wilt.
“Voor deze specifieke taak van het vastleggen van RGB-beelden met een groot gezichtsveld, was het voorheen onduidelijk hoe je de miljoenen nanostructuren samen met post-processing algoritmen kon co-designen.”