Camera's worden veel gebruikt in de geneeskunde en op andere gebieden, maar de typische moderne camera is voor veel medische doeleinden te groot. Een groep onderzoekers van de universiteiten van Princeton en Washington heeft de handen ineen geslagen om een extreem kleine camera ter grootte van een korrel zout te maken. Camera's van zo'n klein formaat hebben een groot potentieel, vooral bij de studie van het menselijk lichaam.
Hoewel het potentiële nut van dergelijke camera's in de medische omgeving groot is, kunnen ze ook worden gebruikt in andere apparaten, waaronder extreem kleine robots, waardoor ze de gevoeligheid aanzienlijk kunnen verbeteren.
In het verleden konden kleine camera's alleen wazige en vervormde beelden vastleggen met een beperkt gezichtsveld. De onderstaande afbeelding laat een aanzienlijke verbetering zien ten opzichte van de oudere camerasystemen en de nieuwe camera die tijdens dit onderzoek is gemaakt. De camera kan kleurenfoto's maken die vergelijkbaar zijn met die van een normale cameralens.
De onderzoekers vertrouwden op het gezamenlijke ontwerp van de hardware en rekenkracht van de camera om zo'n kleine camera met hoge resolutie te creëren. Ze geloven dat het systeem kan leiden tot een minimaal invasieve endoscoop of medische robots die het menselijk lichaam kunnen onderzoeken om verschillende ziekten en aandoeningen te diagnosticeren en te behandelen.
Een andere interessante mogelijkheid voor het camerasysteem is dat het kan worden gebruikt om een reeks van duizenden camerasensoren te creëren om de hele scène te dekken. Om een nieuw optisch systeem te maken, gebruikten de onderzoekers een zogenaamd meta-oppervlak, dat op dezelfde manier ontstaat als een computerchip. Het meta-oppervlak heeft 1,6 miljoen cilindrische kolommen op het oppervlak, elk ongeveer zo groot als het humaan immunodeficiëntievirus.
Een van de sleutels tot de prestaties van deze camera is het geïntegreerde optische oppervlakontwerp en de beeldgenererende signaalverwerkingsalgoritmen. Door het ontwerp van het optische oppervlak en de signaalverwerkingsalgoritmen te integreren, kreeg de camera een aanzienlijke prestatieverbetering onder natuurlijke lichtomstandigheden. Eerdere metasurface-camera's hadden laserlicht nodig in het laboratorium of andere ideale omstandigheden om beelden van hoge kwaliteit te produceren.
Het team ontdekte dat de beelden die door deze camera werden geproduceerd, vergelijkbaar waren met die van een traditionele lens, met een vergroting van meer dan 500000 keer. Hoewel de door het team gebruikte optische ontwerpbenadering niet nieuw is, is hun systeem het eerste dat optische oppervlaktetechnologie gebruikt in de buitenste interface en neurale verwerking in de binnenste. Op dit moment werken projectonderzoekers aan het toevoegen van extra computermogelijkheden aan de camera.
Veel operaties die in ziekenhuizen over de hele wereld worden uitgevoerd, maken gebruik van laparoscopische technieken, waarbij kleine camera's en instrumenten in kleine incisies in het lichaam van de patiënt worden ingebracht. De aanwezigheid van veel kleinere tools die hiermee mogelijk zijn nieuwe technologie, zou nog kleinere incisies en sneller herstel na de operatie betekenen.
Lees ook: