Fysiker har skapat en kamera med ett rekordstort skärpedjup baserat på ögonen hos forntida varelser

Forskare från US National Institute of Standards and Technology har gjort en uppsättning små metallen.

Fysiker har belagt den plana ytan av glasmiljontals små rektangulära kolumner i nanostorlek. Metaytan som bildades på detta sätt fungerade samtidigt som en makrolins (för närliggande objekt) och en telelins (för avlägsna objekt).

Nanopelarna fångade ljuset från de fotograferadescener och separerade det beroende på det elektriska fältets riktning: ljus från vänster och höger cirkulära polarisationer avböjdes i olika vinklar. Detta uppnåddes tack vare arrangemanget av nanopelare. De var arrangerade så att en del av det inkommande ljuset skulle passera genom långsidan av rektangeln och en del genom kortsidan. När ljuset färdas längre sträckor ökar avböjningsvinkeln.

Bild: NIST

Utvecklarna förklarar att ljuset attbryts i olika vinklar, träffar olika kamerafokus. Alltså, beroende på om ljuset har passerat genom den längre eller kortare delen av de rektangulära nanopelarna, skapar metalens bilder av närliggande eller avlägsna objekt. Kamerans upplösningsdjup sträcker sig från några cm till 1,7 km.

Enligt forskarna är det största problemetuppstod med föremål som ligger på medelavstånd. Forskare använde ett neuralt nätverk för att lära systemet att känna igen och korrigera defekter (oskärpa eller färgaberration) i föremål som befann sig i mitten mellan metallens nära och avlägsna fokus.

De utvecklade metalenerna ökar ljusstyrkan utanskada på bildupplösningen. Dessutom, eftersom systemet automatiskt korrigerar för aberrationer, är det mycket feltolerant, vilket gör att forskare kan använda enkla och lätta att göra design för miniatyrlinser.

Amit Agrawal, studiemedförfattare vid National Institute of Standards and Technology

Bild: S. Kelley/NIST

Utvecklarna noterar att tanken på att skapa sådanade lånade linser från ögonapparaten hos trilobiter (Dalmanitina socialis). Dessa djur bebodde haven för cirka 500 miljoner år sedan. Som forskarna noterar hade dessa havsdjur bifokala ögon, som var och en är monterad på en stjälk och består av två linser som bryter ljus i olika vinklar. Ett sådant arrangemang av ögat gjorde det möjligt för trilobiter att samtidigt se byten simma i närheten och avlägsna fiender närma sig från ett avstånd av mer än en kilometer.

Läs mer:

Den har jagats i århundraden: vad vet vi om planeten Vulcan bredvid solen

Astronomer har hittat en planet nära jorden: den har en mycket konstig bana

Forskare från Kina har bevisat att moderna plåtskiften går tillbaka 2,5 miljarder år