Các nhà nghiên cứu thu nhỏ máy ảnh xuống kích thước bằng hạt muối

Giúp NTDVN sửa lỗi

Một bài báo được đăng trên tạp chí Nature Communications vào ngày 29/11 cho biết các nhà nghiên cứu tại Đại học Princeton và Đại học Washington đã tạo ra một camera siêu nhỏ có kích thước bằng một hạt muối thô. 

Máy ảnh kích thước siêu nhỏ có nhiều tiềm năng lớn, ví dụ như để phát hiện các vấn đề trong cơ thể con người và cho phép cảm biến đối với các robot siêu nhỏ. Nhưng đối với các máy ảnh từ các phương pháp tiếp cận trước đây, thì những hình ảnh chụp được bị mờ hoặc méo và phạm vi nhìn cũng khá hạn chế.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Princeton và Đại học Washington đã giải quyết những vấn đề này bằng một camera siêu nhỏ có kích thước bằng một hạt muối thô.

Hệ thống mới có thể tạo ra hình ảnh sắc nét, đầy đủ màu sắc ngang bằng với ống kính máy ảnh ghép thông thường có khối lượng lớn hơn 500.000 lần. Các nhà nghiên cứu đã báo cáo hệ thống này trong một bài báo đăng ngày 29/11 trên tạp chí Nature Communications.

Một số thông tin về hệ thống máy ảnh kích thước siêu nhỏ

Được kích hoạt bởi một thiết kế chung giữa phần cứng của máy ảnh và phần xử lý tính toán, hệ thống có thể cho phép nội soi xâm lấn tối thiểu (minimally invasive endoscopy) với các robot y tế để chẩn đoán và điều trị bệnh.

Hệ thống cũng có thể cải thiện chất lượng hình ảnh cho các robot khác có hạn chế về kích thước và trọng lượng. Đặc biệt, hàng nghìn máy ảnh nhỏ như vậy có thể được sử dụng để cảm biến toàn cảnh, biến bề mặt thành máy ảnh.

Máy ảnh truyền thống sử dụng một loạt thấu kính bằng thủy tinh hoặc nhựa cong để bẻ cong các tia sáng vào tiêu điểm. Hệ thống quang học mới dựa trên một công nghệ gọi là siêu bề mặt, có thể được sản xuất giống như một con chip máy tính. Chỉ rộng nửa milimet, siêu bề mặt được gắn với 1,6 triệu trụ hình trụ, mỗi trụ có kích thước gần bằng virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV).

Mỗi cột có một hình dạng duy nhất và hoạt động giống như một ăng-ten quang học. Thay đổi thiết kế của mỗi trụ là cần thiết để định hình chính xác toàn bộ mặt sóng quang học. Với sự trợ giúp của các thuật toán máy học, các tương tác của cột trụ với ánh sáng kết hợp để tạo ra hình ảnh chất lượng cao nhất và phạm vi nhìn rộng nhất cho máy ảnh siêu bề mặt đầy đủ màu sắc được phát triển cho đến nay.

Felix Heide, tác giả của nghiên cứu và là trợ lý giáo sư ngành khoa học máy tính tại Đại học Princeton cho biết, một cải tiến quan trọng trong việc tạo ra máy ảnh là thiết kế tích hợp của bề mặt quang học và các thuật toán xử lý tín hiệu tạo ra hình ảnh. Điều này đã tăng hiệu suất của máy ảnh trong điều kiện ánh sáng tự nhiên, trái ngược với các máy ảnh siêu bề mặt trước đây yêu cầu ánh sáng laser tinh khiết của phòng thí nghiệm hoặc các điều kiện lý tưởng khác để tạo ra hình ảnh chất lượng cao.

Kết quả của nghiên cứu

Các nhà nghiên cứu đã so sánh hình ảnh được tạo ra từ hệ thống của họ với kết quả của các máy ảnh siêu bề mặt trước đó, cũng như hình ảnh được chụp bởi một hệ thống quang tổng hợp thông thường mà sử dụng một loạt sáu thấu kính khúc xạ.

Ngoài một chút nhòe ở các cạnh của khung hình, hình ảnh của máy ảnh kích thước siêu nhỏ có thể so sánh với hình ảnh của thiết lập ống kính truyền thống, lớn hơn 500.000 lần về khối lượng.

Các máy ảnh cỡ siêu nhỏ trước đây (bên trái) đã chụp được những hình ảnh mờ, bị méo với miền nhìn hạn chế. Một hệ thống mới được gọi là quang học nano thần kinh (bên phải) có thể tạo ra hình ảnh sắc nét, đầy đủ màu sắc ngang bằng với ống kính máy ảnh ghép thông thường. (Ảnh: Đại học Princeton)
Các máy ảnh cỡ siêu nhỏ trước đây (bên trái) đã chụp được những hình ảnh mờ, bị méo với phạm vi nhìn hạn chế. Một hệ thống mới được gọi là quang học nano thần kinh (bên phải) có thể tạo ra hình ảnh sắc nét, đầy đủ màu sắc ngang bằng với ống kính máy ảnh ghép thông thường. (Ảnh: Đại học Princeton)

Theo Phys.org

Khoa học Công nghệ


BÀI CHỌN LỌC

Các nhà nghiên cứu thu nhỏ máy ảnh xuống kích thước bằng hạt muối