Устройство, имеющее квадрат размером всего 0,04 дюйма на 0,05 дюйма (1 на 1,2 миллиметра), может мгновенно переключать свою «диафрагму» между широким углом, рыбьим глазом и масштабированием. А поскольку устройство настолько тонкое, толщиной всего в несколько микрон, оно может быть встроено где угодно. (Для сравнения, средняя ширина человеческого волоса составляет около 100 мкм.)
«Вся задняя часть вашего телефона может быть камерой», - сказал Али Хаджимири, профессор электротехники и медицинской инженерии в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) и главный исследователь исследовательской работы, описывая новую камеру.
Он может быть встроен в часы, в очки или в ткань, сказал Хаджимири в интервью Live Science. Он даже может быть спроектирован так, чтобы запускаться в космос в виде небольшого пакета, а затем развернуться в очень большие, тонкие листы, которые отображают вселенную в разрешениях, которые раньше были невозможны, добавил он.
«Нет фундаментальных ограничений на то, насколько вы могли бы увеличить разрешение», - сказал Гадзимири. «Вы можете делать гигапиксели, если хотите». (Гигапиксельное изображение имеет 1 миллиард пикселей, или в 1000 раз больше, чем изображение с 1-мегапиксельной цифровой камеры.)
Гадзимири и его коллеги представили свое новшество, называемое оптической фазированной решеткой, на конференции Оптического общества (OSA) по лазерам и электрооптике, которая состоялась в марте. Исследование также было опубликовано в Интернете в Техническом дайджесте OSA.
По словам Гадзимири, устройство для проверки концепции представляет собой плоский лист с массивом из 64 приемников света, которые можно рассматривать как крошечные антенны, настроенные для приема световых волн. Каждый приемник в массиве индивидуально управляется компьютерной программой.
За доли секунды приемниками света можно манипулировать, чтобы создать изображение объекта на дальнем правом краю обзора или на крайнем левом углу или где-нибудь между ними. И это можно сделать, не направляя устройство на объекты, которые были бы необходимы с помощью камеры.
«Прелесть этой вещи в том, что мы создаем образы без каких-либо механических движений», - сказал он.
Хадзимири назвал эту функцию «синтетической апертурой». Чтобы проверить, насколько хорошо это работает, исследователи заложили тонкий массив поверх кремниевого компьютерного чипа. В экспериментах синтетическая апертура собирала световые волны, а затем другие компоненты чипа преобразовывали световые волны в электрические сигналы, которые отправлялись на датчик.
Полученное изображение выглядит как шахматная доска с подсвеченными квадратами, но это основное изображение с низким разрешением - это только первый шаг, сказал Гадзимири. По его словам, способность устройства управлять входящими световыми волнами настолько точна и быстра, что теоретически оно может захватывать сотни различных видов изображений при любом освещении, включая инфракрасное, за считанные секунды.
«Вы можете сделать очень мощную и большую камеру», - сказал Гадзимири.
Для достижения высокого разрешения с помощью обычной камеры требуется, чтобы объектив был очень большим, чтобы он мог собирать достаточно света. Вот почему профессиональные фотографы в кулуарах спортивных мероприятий используют огромные объективы для фотоаппаратов.
Но для больших объективов требуется больше стекла, и это может привести к появлению светлых и цветных дефектов на изображении. По словам Хадзимири, у оптической фазированной решетки исследователей нет этой проблемы или какой-либо дополнительной массы.
На следующем этапе своих исследований Хадзимири и его коллеги работают над тем, чтобы сделать устройство больше, с большим количеством приемников света в массиве.
«По сути, нет предела тому, насколько вы могли бы увеличить разрешение», - сказал он. «Вопрос лишь в том, насколько большим вы можете сделать фазированный массив».
