Máy ảnh có kích thước chỉ bằng hạt muối, chụp ảnh sắc nét đáng kinh ngạc

Chiếc máy ảnh siêu nhỏ này do các nhà nghiên cứu từ Đại học Princeton và Đại học Washington, Mỹ phát triển. Chiếc máy ảnh có kích thước chỉ bằng hạt muối này có thể chụp được những bức ảnh đáng kinh ngạc.

Chiếc máy ảnh siêu nhỏ mới này có thể chụp các vật thể ở khoảng cách gần với độ chi tiết tuyệt đẹp sắc nét hơn, đủ màu sắc tương đương những thấu kính thông thường lớn gấp 500.000 lần. Để đạt được thành tích này, các nhà nghiên cứu đã trang bị cho máy ảnh siêu nhỏ mới một công nghệ gọi là siêu bề mặt.

Hệ thống này hứa hẹn sẽ là tương lai trong ngành chẩn đoán và điều trị bệnh trong y học, cho phép nội soi xâm lấn tối thiểu bằng robot y tế; đồng thời cũng cải thiện hình ảnh cho các robot siêu nhỏ khác.

Trong khi các máy ảnh truyền thống sử dụng một loại thấu kính cong - bằng thủy tinh hoặc nhựa - để bẻ cong các tia sáng vào tiêu điểm, thì hệ thống quang học mới này dựa trên công nghệ có tên là metasurface, có thể được sản xuất giống như một con chip máy tính. Chỉ rộng nửa milimet, metasurface được gắn 1,6 triệu trụ hình trụ, mỗi trụ có kích thước gần bằng virus gây bệnh ở người.

Mỗi cột có 1 hình học duy nhất và hoạt động giống như một ăng-ten quang học. Việc thay đổi thiết kế của mỗi cột là bắt buộc, vì nó dùng để định hình chính xác toàn bộ mặt sóng quang học. Với sự trợ giúp của các thuật toán dựa trên máy học, những tương tác của các cột với ánh sáng kết hợp với nhau - để tạo ra hình ảnh chất lượng cao nhất và trường nhìn rộng nhất đối với máy ảnh metasurface đủ màu được phát triển cho tới nay.

Trước đây, những máy ảnh siêu nhỏ cũng từng xuất hiện nhưng hình ảnh chụp được bị mờ, nhòe và không chính xác.

Một cải tiến quan trọng trong quá trình tạo ra máy ảnh là thiết kế tích hợp bề mặt quang học và các thuật toán xử lý tín hiệu tạo ra hình ảnh. "Điều này đã tăng hiệu suất của máy ảnh trong điều kiện ánh sáng tự nhiên, trái ngược với các máy ảnh metasurface trước đây yêu cầu ánh sáng laser tinh khiết của phòng thí nghiệm hoặc các điều kiện lý tưởng khác để tạo ra hình ảnh chất lượng cao", Felix Heide - tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Các nhà nghiên cứu đã so sánh hình ảnh do hệ thống của họ tạo ra với kết quả của các máy ảnh metasurface trước đó, và so sánh với hình ảnh được chụp bởi một máy thông thường với 6 thấu kính khúc xạ. Ngoài một chút mờ ở các cạnh của khung hình, hình ảnh của máy ảnh có kích thước nano tương đương với hình ảnh của ống kính truyền thống, có khối lượng lớn hơn hơn 500.000 lần.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu đang tiếp tục tìm cách để nâng cao chất lượng hình ảnh trên máy ảnh, cải tiến công nghệ phát hiện đối tượng và các phương thức cảm biến khác.

Các nhà nghiên cứu đã báo cáo nghiên cứu này trong một bài báo đăng ngày 29/11/2021 trên tạp chí Nature Communications. Bạn có thể xem báo cáo đầy đủ về chiếc máy ảnh siêu nhỏ này tại đây: https://www.nature.com/articles/s41467-021-26443-0