Kamera o rekordowej głębi ostrości zawdzięcza swoje możliwości starożytnym już organizmom
Jak wykazały skamieliny, wspomniany trylobit miał dwuwarstwowe soczewki w całym układzie wzrokowym, z czego górne warstwy tych soczewek miały pośrodku wybrzuszenie, które tworzyło drugi punkt ostrości. Dzięki temu trylobit z gatunku dalmanitina socialis był w stanie skupić się zarówno na zdobyczy znajdującej się tuż przed nią, jak i na drapieżnikach, które mogły zbliżać się z większej odległości. Wiecie już, do czego to zmierza?
W ewidentnej przejawie biomimikry, zespół naukowców postanowił sprawdzić, czy można przenieść ten pomysł do kamery rejestrującej pole świetlne. W tym celu zaprojektował układ metalowych soczewek w formie płaskiej powierzchni szkła, pokrytej mnóstwem maleńkich, prostokątnych filarów z dwutlenku tytanu w skali nano. Każdy z tych filarów został precyzyjnie ukształtowany i zorientowany tak, aby manipulować światłem w określony sposób.
Te “nanofilary” uginają światło w różnym stopniu, a każdy inny stopień ugięcia prowadzi do powstania innego punktu ogniskowego. Problem? Czujniki są w stanie rejestrować zogniskowany obraz tylko z jednego z tych punktów, dlatego naukowcy w następnym kroku skierowali te punkty tak, aby utworzyć dwa różne ogniska, zapewniające pogląd z bliska i z oddali, czyli poniekąd połączyli w jednym zarówno cechy obiektywu marko, jak i teleobiektywu.
Czytaj też: Cloudflare poinformowało o zablokowaniu jednego z największych ataków HTTPS DDoS na świecie
Po opracowaniu sposobu na jednoczesne rejestrowanie obu obrazów z zachowaniem ostrości przez czujniki, zespół zaprojektował i stworzył matrycę metalowych soczewek o wymiarach 39 x 39, w której bliski punkt ogniskowy został ustawiony na zaledwie 3 cm a punkt daleki – na odległość 1,7 km. Następnie opracowano i zakodowano algorytm rekonstrukcji wykorzystujący wieloskalowe konwencjonalne sieci neuronowe, aby skorygować wszystkie liczne niedoskonałości generowane przez 1521 maleńkich, dwufunkcyjnych obiektywów.
Czytaj też: Apple chwali się rekordowym kwartałem, choć nie każdy sprzęt sprzedawał się idealnie
Zespół uważa, że technologia ta może być przydatna między innymi w fotografii konsumenckiej czy mikroskopii optycznej, ale wymaga jeszcze wiele pracy.