กล้องใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์และสาขาอื่น ๆ แต่กล้องสมัยใหม่ทั่วไปนั้นใหญ่เกินไปสำหรับวัตถุประสงค์ทางการแพทย์หลายอย่าง กลุ่มนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและวอชิงตันได้ร่วมมือกันสร้างกล้องขนาดเล็กมากขนาดเท่าเม็ดเกลือ กล้องขนาดเล็กเช่นนี้มีศักยภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาร่างกายมนุษย์
แม้ว่าศักยภาพในการใช้ประโยชน์ของกล้องดังกล่าวในสภาพแวดล้อมทางการแพทย์จะสูง แต่ยังสามารถใช้ในอุปกรณ์อื่นๆ รวมถึงหุ่นยนต์ขนาดเล็กมาก ทำให้สามารถปรับปรุงความไวได้อย่างมาก
ในอดีต กล้องขนาดเล็กสามารถจับภาพที่พร่ามัวและบิดเบี้ยวได้ด้วยขอบเขตการมองเห็นที่จำกัด ภาพด้านล่างแสดงการปรับปรุงที่สำคัญของระบบกล้องรุ่นเก่าและกล้องใหม่ที่สร้างขึ้นในระหว่างการศึกษานี้ กล้องสามารถจับภาพสีเต็มรูปแบบได้เหมือนกับที่ถ่ายด้วยเลนส์กล้องปกติ
นักวิจัยอาศัยการออกแบบร่วมกันของฮาร์ดแวร์ของกล้องและพลังการประมวลผลเพื่อสร้างกล้องขนาดเล็กที่มีความละเอียดสูง พวกเขาเชื่อว่าระบบนี้อาจนำไปสู่กล้องเอนโดสโคปที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดหรือหุ่นยนต์ทางการแพทย์ที่สามารถตรวจร่างกายของมนุษย์เพื่อวินิจฉัยและรักษาโรคและเงื่อนไขต่างๆ ได้
ความเป็นไปได้ที่น่าสนใจอีกอย่างสำหรับระบบกล้องคือศักยภาพที่จะใช้สร้างชุดเซ็นเซอร์กล้องนับพันตัวเพื่อให้ครอบคลุมทั้งฉาก ในการสร้างระบบแสงใหม่ นักวิจัยใช้สิ่งที่เรียกว่า metasurface ซึ่งสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกับการสร้างชิปคอมพิวเตอร์ metasurface มีคอลัมน์ทรงกระบอก 1,6 ล้านคอลัมน์บนพื้นผิว แต่ละอันมีขนาดเท่ากับไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องของมนุษย์
หนึ่งในกุญแจสำคัญของประสิทธิภาพของกล้องนี้คือการออกแบบพื้นผิวออปติคอลแบบบูรณาการและอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณที่สร้างภาพ ด้วยการผสานรวมการออกแบบพื้นผิวออปติกและอัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณ กล้องจึงได้รับประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมากภายใต้สภาพแสงธรรมชาติ กล้อง metasurface ก่อนหน้านี้ต้องใช้แสงเลเซอร์ในห้องปฏิบัติการหรือสภาวะที่เหมาะสมอื่นๆ เพื่อสร้างภาพคุณภาพสูง
ทีมงานพบว่าภาพที่ถ่ายด้วยกล้องนี้เทียบได้กับภาพที่ได้จากเลนส์ทั่วไป โดยมีกำลังขยายมากกว่า 500000 เท่า แม้ว่าแนวทางการออกแบบออปติกที่ทีมใช้จะไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ระบบของพวกเขาก็เป็นเจ้าแรกที่ใช้เทคโนโลยีพื้นผิวออปติกในส่วนต่อประสานภายนอกและการประมวลผลประสาทในส่วนภายใน ขณะนี้ นักวิจัยโครงการกำลังทำงานเพื่อเพิ่มความสามารถในการประมวลผลเพิ่มเติมให้กับกล้อง
การผ่าตัดจำนวนมากในโรงพยาบาลทั่วโลกใช้เทคนิคส่องกล้อง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสอดกล้องและเครื่องมือขนาดเล็กเข้าไปในแผลเล็กๆ ในร่างกายของผู้ป่วย การมีเครื่องมือขนาดเล็กกว่ามากที่เป็นไปได้ด้วยสิ่งนี้ เทคโนโลยีใหม่ย่อมหมายถึงแผลที่เล็กลงและการฟื้นตัวหลังการผ่าตัดเร็วขึ้น
อ่าน: