Камери широко використовуються в медицині та інших областях, але типова сучасна камера дуже велика для багатьох медичних цілей. Група дослідників з Прінстонського та Вашингтонського університетів об’єдналася для створення надзвичайно маленької камери розміром із крихту солі. Камери такого маленького розміру мають відмінний потенціал, зокрема у вивченні людського тіла.
Хоча потенційна корисність таких камер у медичному середовищі висока, вони також можуть використовуватися в інших пристроях, включаючи надзвичайно маленьких роботів, що дозволяє їм значно покращити чутливість.
У минулому крихітні камери могли захоплювати лише нечіткі та спотворені зображення з обмеженим полем огляду. На зображенні нижче показано значне покращення у порівнянні зі старими системами камер та новою камерою, створеною під час цього дослідження. Камера може знімати повнокольорові зображення, аналогічні зображенням, знятим за допомогою звичайного об’єктива камери.
Дослідники покладалися на спільну конструкцію апаратного забезпечення камери та обчислювальні можливості для створення такої невеликої камери з високою роздільною здатністю. Вони вважають, що система може призвести до створення ендоскопа, який буде мінімально інвазивним, або медичних роботів, здатних досліджувати людське тіло для діагностики та лікування різних захворювань та станів.
Ще одна цікава можливість для системи камери – її потенціал для використання для створення масиву із тисяч сенсорів камери, що дозволяють охопити всю сцену. Щоб створити нову оптичну систему, дослідники використовували так звану метаповерхню, яка створюється аналогічно до того, як створюється комп’ютерний чип. Метаповерхня має 1,6 млн циліндричних стовпчиків на своїй поверхні, кожен приблизно розміром із вірус імунодефіциту людини.
Одним із ключів підвищення продуктивності цієї камери є інтегрована конструкція оптичної поверхні та алгоритми обробки сигналів, що створюють зображення. Шляхом інтеграції конструкції оптичної поверхні та алгоритмів обробки сигналів камера отримала значне підвищення продуктивності в умовах природного освітлення. Попередні метаповерхневі камери вимагали лазерного світла в лабораторії або в інших ідеальних умовах для отримання високоякісних зображень.
Команда виявила, що зображення, які робить ця камера, можна порівняти із зображеннями, отриманими з використанням традиційного об’єктива, з більш ніж 500000-кратним збільшенням обсягу. Хоча підхід до оптичного дизайну, використовуваний командою, не новий, їхня система є першою, в якій використовується технологія оптичних поверхонь у зовнішньому інтерфейсі та нейронна обробка у внутрішньому. В цей час дослідники проєкту працюють над додаванням додаткових обчислювальних можливостей камери.
У багатьох операціях, що проводяться в лікарнях по всьому світу, використовуються лапароскопічні методи, що включають введення крихітних камер та інструментів у невеликі розрізи на тілі пацієнта. Наявність інструментів значно меншого розміру, які можливі за допомогою цієї нової технології, означала б ще менші розрізи та швидше відновлення після операції.
Читайте також: