i

Aktuální číslo:

2022/1

Téma měsíce:

Světlo

Miniaturní kamera se obejde bez čoček

 |  3. 1. 2022
 |  Vesmír 101, 7, 2022/1

Na malé destičce z nitridu křemičitého (Si3N4) je kruhová oblast o průměru pouhých 0,5 mm, která funguje jako miniaturní kamera. Tvoří ji „les“ 1,6 milionu válcovitých výstupků vysokých 705 nm a silných 100 až 290 nm, které fungují jako optické antény. Signál zachycený povrchem se strukturními prvky menšími než vlnová délka dopadajícího světla (tzv. metapovrchem) zpracovává neuronová síť využívající nově navržené dekonvoluční algoritmy. Výsledkem je obraz srovnatelný se snímky z komerčního fotoaparátu s objektivem tvořeným soustavou čoček, jehož objem je 550 000× větší.

Taková miniaturní kamera s kvalitním obrazem by našla uplatnění v medicíně (endoskopická vyšetření), v robotice, zájem by jistě projevily i tajné služby. Lze si představit i větší plochu pokrytou soustavou podobných kamer s širokými aplikačními možnostmi. Výroba v průmyslovém měřítku by přitom neměla představovat větší problém. Potřebné nanostruktury lze totiž připravit stejnými litografickými metodami, jaké se používají při výrobě integrovaných obvodů.

Není to první mikrokamera využívající místo soustavy čoček optické vlastnosti metapovrchu. Předchozí řešení ale trpěla řadou nedostatků. Jako zdroj světla vyžadovala pouze laserové paprsky konkrétní vlnové délky, měla malý zorný úhel nebo trpěla výraznou chromatickou aberací a dalšími optickými vadami. Nové řešení, představené týmem odborníků z Princetonu a z Washingtonské univerzity, umí pracovat s celým spektrem viditelného světla (400–700 nm), má zorný úhel 40° a věrné barevné podání s ostrými detaily. Autoři plánují postupně přidávat do zpracování signálu další funkce, například automatické rozpoznávání objektů.

Tseng E. et al.: Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-26443-0

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Optika
RUBRIKA: Mozaika

O autorovi

Ondřej Vrtiška

Mgr. Ondřej Vrtiška (*1976) je původním vzděláním biolog se specializací na hydrobiologii (PřF UK), utekl z oborů žurnalistika a kulturní antropologie (obojí FSV UK). Od r. 2001 pracuje jako vědecký novinář, na téma „věda v médiích“ přednáší pro vědce i pro laickou veřejnost. Z úžasu nevycházející pozorovatel memetické vichřice. Občas napíná plachty, občas staví větrolam.
Vrtiška Ondřej

Doporučujeme

Konec dějin a vize budoucnosti

Konec dějin a vize budoucnosti

Eva Bobůrková  |  3. 1. 2022
Setkali jsme se nedlouho po listopadových oslavách. Výročí sametové revoluce je pro leckoho příležitostí k zamyšlení nad stavem dnešní...
Mobilis in mobili?

Mobilis in mobili? uzamčeno

Ondřej Bábek  |  3. 1. 2022
Na konci druhé dekády 21. století si vědy o Zemi bez větších ovací a ve vší skromnosti připomněly padesáté narozeniny teorie tektoniky...
Opatrné naděje

Opatrné naděje

Bedřich Moldan  |  3. 1. 2022
Globální změna klimatu spolu s pokračující destrukcí biologické rozmanitosti a rostoucím znečištěním představuje jeden z největších současných...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné