Die Mikrokamera hat ein großes Potenzial und kann dazu verwendet werden, bestimmte Probleme im menschlichen Körper zu erkennen. Das Objekt ähnelt einem Computerchip.
Eine Kamera, die so klein wie ein Sandkorn oder Steinsalz ist, wurde entwickelt. Es wurde von Forschern der Princeton University und der University of Washington entwickelt. Die Mikrokamera ist ultrakompakt und kann mit ihrem neuen System scharfe Farbbilder in der Qualität eines 500.000-mal größeren Objektivs erzeugen. Details zu dem innovativen Objekt wurden Ende November in einem Artikel in Nature Communications veröffentlicht.
Wozu die sandkorngroße Kamera verwendet werden kann
Das System, aus dem die winzige Kamera besteht, könnte im medizinischen Bereich nützlich sein, um beispielsweise minimal-invasive Endoskopien mit medizinischen Robotern durchzuführen. Der Mechanismus verbessert die Bildgebung anderer Instrumente von größerer Größe und Gewicht und würde es ermöglichen, Krankheiten eindeutiger zu diagnostizieren und anschließend zu behandeln. Die Forscher erklären, dass Tausende dieser Mikrokameras eingesetzt werden können, um eine ganze Szene zu erfassen.
Wie die Mikrokamera funktioniert
Während eine herkömmliche Kamera eine Reihe von gekrümmten Glas- oder Kunststofflinsen verwendet, um Lichtstrahlen zu fokussieren, stützt sich das neue optische System auf eine Technologie, die Metasurface genannt wird und ähnlich wie ein Computerchip hergestellt werden kann. Die nur einen halben Millimeter breite Meta-Oberfläche ist mit 1,6 Millionen zylindrischen Stiften besetzt, von denen jeder etwa die Größe des menschlichen Immunschwächevirus (HIV) hat.
Jeder Pol hat eine einzigartige Geometrie und fungiert als optische Antenne. Um die gesamte optische Wellenfront korrekt zu modellieren, muss die Gestaltung der einzelnen Pole variiert werden. Mit Hilfe von Algorithmen, die auf maschinellem Lernen basieren, werden die Wechselwirkungen mit dem Licht kombiniert, um die hochwertigsten Bilder mit dem größten Sichtfeld für eine Farb-Metasurface-Kamera zu erzeugen.
Felix Heide, Hauptautor der Studie, erklärte, dass eine Schlüsselinnovation bei der Entwicklung der Kamera das integrierte Design der optischen Oberfläche und der Signalverarbeitungsalgorithmen war, die das Bild erzeugen. Dies verbesserte die Leistung der Kamera unter natürlichen Lichtverhältnissen, im Gegensatz zu früheren Metasurface-Kameras, die reines Laserlicht aus einem Labor oder andere ideale Bedingungen benötigten, um qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen.
Abgesehen von einer gewissen Unschärfe an den Bildrändern sind die nanometergroßen Bilder der Kamera mit denen eines herkömmlichen Objektivs vergleichbar, dessen Volumen 500.000 Mal größer ist. Heide und seine Kollegen arbeiten nun daran, die Berechnungsmöglichkeiten der Kamera selbst weiter zu verbessern. Neben der Optimierung der Bildqualität möchten sie auch Funktionen für die Objekterkennung und andere Modalitäten hinzufügen, die für die Medizin und die Robotik relevant sind.
In Bezug auf technologische Innovationen wurden in Japan Drohnen gebaut, die bei Naturkatastrophen Menschen retten, während in Italien eine Technologie zum Schutz von Denkmälern entwickelt wurde.
Stefania Bernardini