Gli scienziati hanno creato un obiettivo fotografico così piccolo da avere le dimensioni di un granello di sale e che potrebbe acquisire immagini di qualità superiore dell’interno dei nostri corpi rispetto a quanto può fare la tecnologia attuale.
Oggi le telecamere sono ovunque. Sono su laptop computer, telefoni, campanelli e altro ancora, e sono così piccoli grazie alla miniaturizzazione dei sensori di intensità della luce.
Ma i sistemi di imaging tradizionali si basano su una serie di obiettivi esistenti per rendere le immagini meno sfocate, e questi impongono un limite a quanto possono essere fisicamente piccole le fotocamere.
Un altro approccio è la meta-ottica. Questi fanno uso di centinaia di migliaia di minuscole “nano-antenne”, piccole strutture in grado di catturare e riemettere luce su una scala di nanometri. Per riferimento, un foglio di carta ha uno spessore di circa 100.000 nanometri.
Le fotocamere che utilizzano questa tecnologia sono state realizzate in precedenza, ma le loro immagini sono generalmente scadenti o hanno campi visivi ristretti. Ora, i ricercatori hanno proposto quella che chiamano “nano-ottica neurale”, una miscela della tecnologia di cui sopra con l’apprendimento automatico.
I ricercatori dicono che è in grado di produrre foto a colori con un campo visivo di 40 gradi grazie in parte a un algoritmo informatico di deep studying che aiuta a costruire le immagini.
La qualità delle immagini è “alla pari” con quelle scattate da una lente composta disponibile in commercio che è 550.000 volte più grande, afferma il staff nel loro studio.
Le immagini di accompagnamento sembrano mostrare che le immagini della nano-ottica neurale sono simili a quelle delle lenti composte, che includono foto di ciotole di frutta, un camaleonte e un fiore.
Secondo uno studio che delinea la tecnologia, la minuscola fotocamera “potrebbe facilitare nuove capacità” nelle immagini mediche all’interno dei corpi delle persone, comprese le immagini cerebrali. Lo studio rileva anche che molte di queste fotocamere potrebbero essere sparse come “polvere ottica” sulle superfici.
Il nuovo sistema ottico contenente le nano-antenne è largo solo mezzo millimetro, secondo un comunicato stampa della Princeton University Engineering School.
Ethan Tseng, un dottorato in informatica. studente dell’università che ha co-condotto la ricerca, ha dichiarato nel comunicato stampa: “È stata una sfida progettare e configurare queste piccole microstrutture per fare quello che vuoi.
“Per questo compito specifico di acquisire immagini RGB con ampio campo visivo, è impegnativo perché ci sono milioni di queste piccole microstrutture e non è chiaro come progettarle in modo ottimale”.
Per aggirare questo problema, il co-autore principale Shane Colburn del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell’Università di Washington ha progettato una simulazione al computer che ha testato automaticamente diverse configurazioni per aiutarli a trovare quelle che funzionavano.
La loro ricerca, intitolata “Neural nano-optics for high-quality skinny lens imaging”, è stata pubblicata sulla rivista Comunicazioni sulla natura il 29 novembre.
università di Princeton