Fysikere har skabt et kamera med en rekordhøj dybdeskarphed baseret på øjnene af gamle skabninger

Forskere fra US National Institute of Standards and Technology har lavet et sæt små metalenses.

Fysikere har belagt den flade overflade af glasmillioner af bittesmå rektangulære søjler i nanostørrelse. Metaoverfladen dannet på denne måde fungerede samtidigt som et makroobjektiv (til nære objekter) og et teleobjektiv (til fjerne objekter).

Nanopillerne fangede lyset fra de fotograferedescener og adskilte det afhængigt af retningen af ​​det elektriske felt: lys fra venstre og højre cirkulære polarisation blev afbøjet i forskellige vinkler. Dette blev opnået takket være arrangementet af nanopillarer. De var arrangeret, så noget af det indkommende lys ville passere gennem den lange side af rektanglet og noget gennem den korte side. Når lyset rejser længere afstande, øges afbøjningsvinklen.

Billede: NIST

Udviklerne forklarer, at lyset, atbrydes i forskellige vinkler, rammer forskellige kamerafokus. Alt efter om lyset er gået gennem den længere eller kortere del af de rektangulære nanopiller, skaber metalens således billeder af nærliggende eller fjerne objekter. Kameraets opløsningsdybde spænder fra nogle få cm til 1,7 km.

Ifølge forskerne er det største problemopstået med genstande, der er placeret i gennemsnitlig afstand. Forskere brugte et neuralt netværk til at lære systemet at genkende og korrigere defekter (sløring eller farveaberration) i objekter, der var midt mellem metalens nære og fjerne fokus.

De udviklede metalens øger lysstyrken udenbeskadigelse af billedopløsningen. Fordi systemet automatisk korrigerer for aberrationer, er det desuden meget fejltolerant, hvilket giver forskere mulighed for at bruge enkle og nemme at lave designs til miniaturelinser.

Amit Agrawal, studiemedforfatter ved National Institute of Standards and Technology

Billede: S. Kelley/NIST

Udviklerne bemærker, at ideen om at skabe en sådande lånte linser fra trilobitternes øjne (Dalmanitina socialis). Disse dyr beboede havene for omkring 500 millioner år siden. Som forskerne bemærker, havde disse havdyr bifokale øjne, som hver især er monteret på en stilk og består af to linser, der bryder lyset i forskellige vinkler. Et sådant arrangement af øjet gjorde det muligt for trilobitter samtidig at se byttedyr svømme i nærheden og fjerne fjender nærme sig fra en afstand på mere end en kilometer.

Læs mere:

Det er blevet jaget i århundreder: hvad ved vi om planeten Vulcan ved siden af ​​Solen

Astronomer har fundet en planet nær Jorden: den har en meget mærkelig bane

Forskere fra Kina har bevist, at moderne pladeskift går 2,5 milliarder år tilbage