Инженеры создали уникальный оптический прибор, вдохновляясь глазами древних трилобитов
Пятьсот миллионов лет назад океаны кишели трилобитами. У всех трилобитов был широкий диапазон зрения благодаря сложным глазам — каждый состоял из тысяч крошечных независимых единиц, каждая из которых имела собственную роговицу, хрусталик и светочувствительные клетки. Но один из вымерших видов, Dalmanitina socialis, был исключительно зорким. Глаза, каждый из которых находился на стебельке и состоял из двух линз, преломляющих свет под разными углами, позволяли этим морским существам одновременно видеть плавающую поблизости добычу и врагов, приближающихся с расстояния более километра.
Вдохновленные глазами D. socialis, исследователи из Национального института стандартов и технологий Китая разработали миниатюрную камеру с двойным объективом и рекордной глубиной резкости — расстоянием, на котором камера может создавать четкие изображения в одно фото.
Научная статья опубликована в журнале Nature Communications, кратко о ней сообщает Phys.org.
Камера может одновременно четко отображать объекты на расстоянии от 3 сантиметров и до 1,7 километра. Инженеры разработали компьютерный алгоритм для создания изображения с полной фокусировкой, охватывающего эту огромную глубину резкости.
Исследователи изготовили набор крошечных линз — металинз. Это ультратонкие пленки с группами наноразмерных столбиков, специально предназначенных для манипулирования светом. Форма и распредедение наностолбиков фокусировали свет таким образом, чтобы поверхность одновременно действовала как макролинза (для близких объектов) и телеобъектив (для удаленных).
Ученые расположили наностолбики так, чтобы часть света проходила через более длинную сторону прямоугольника, а часть — через более короткую. На длинном пути свет изгибался больше, на более коротком — меньше. Это и дало возможность фокусировать резкость одновременно на том, что находится и далеко, и близко.
Однако без дальнейшей обработки объекты на среднем расстоянии (несколько метров от камеры) останутся несфокусированными. Авторы использовали нейронную сеть, чтобы научить программное обеспечение распознавать и исправлять эти дефекты.
Создатели разработки обещают революционные изменения в создании фото с высоким разрешением. В частности, такие камеры значительно повысят возможности создания высокодетализированных городских пейзажей, групп организмов, занимающих большое поле зрения и других фото, где необходимо четко сфокусировать как ближние, так и дальние объекты.
