Camera siêu nhỏ, chỉ bằng hạt muối, nay đã có thể chụp ảnh màu với chất lượng tương đương ống kính thông thường lớn hơn nó đến 500.000 lần, đánh dấu bước đột phá trong công nghệ chụp ảnh.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Princeton và Đại học Washington đã phát triển thành công thiết bị quang học siêu nhỏ gọn này, khắc phục những hạn chế của camera vi mô trước đây như hình ảnh méo, mờ và tầm nhìn hẹp. Ứng dụng tiềm năng của camera này rất rộng lớn, từ việc trang bị cho robot siêu nhỏ khả năng cảm biến môi trường đến hỗ trợ bác sĩ quan sát bên trong cơ thể người.
Nguyên Lý Hoạt Động Của Camera Siêu Nhỏ
Khác với camera thông thường sử dụng nhiều thấu kính thủy tinh hoặc nhựa để hội tụ ánh sáng vào cảm biến, camera tí hon này sử dụng một bề mặt siêu mỏng với 1,6 triệu cột trụ nano, mỗi cột chỉ bằng kích thước virus HIV, để điều chỉnh hướng đi của ánh sáng. Mỗi cột trụ trên bề mặt rộng 0,5mm này được thiết kế với hình dạng độc đáo, cho phép nó hoạt động như một ăng-ten thu nhận ánh sáng. Một thuật toán máy học phức tạp sau đó sẽ giải mã tương tác của từng cột trụ với ánh sáng và chuyển đổi thành hình ảnh.
Chất Lượng Hình Ảnh Đột Phá
Kết quả thu được là những bức ảnh có chất lượng cao và tầm nhìn rộng nhất so với bất kỳ camera ảnh màu siêu mỏng nào trước đây. Các thiết kế camera siêu nhỏ trước đây thường gặp vấn đề về méo ảnh, tầm nhìn hạn chế và khó khăn trong việc tái tạo toàn bộ quang phổ ánh sáng khả kiến, do chúng dựa vào sự kết hợp của ba màu cơ bản (đỏ, xanh lá cây và xanh dương) để tạo ra các màu khác.
Camera mới này, tuy có chút mờ nhẹ ở rìa ảnh, nhưng chất lượng hình ảnh gần như tương đương với camera thông thường sử dụng 6 thấu kính khúc xạ. Đặc biệt, camera hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng tự nhiên, không cần đèn laser hay điều kiện lý tưởng như các camera siêu mỏng trước đây.
Thách Thức Và Hướng Phát Triển
Để xử lý dữ liệu từ hàng triệu cấu trúc vi mô trên bề mặt siêu mỏng, chuyên gia quang học Shane Colburn tại Đại học Washington đã tạo ra mô hình kỹ thuật số mô phỏng thiết kế camera và ảnh chụp, cho phép nhóm nghiên cứu đánh giá và tinh chỉnh cấu hình. Việc mô phỏng này đòi hỏi lượng lớn bộ nhớ và thời gian tính toán do số lượng ăng-ten khổng lồ và sự tương tác phức tạp của chúng với ánh sáng.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tập trung nâng cao khả năng tính toán của camera để cải thiện chất lượng hình ảnh và khả năng nhận diện vật thể. Nghiên cứu đột phá này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 29/11.
Kết luận lại, camera siêu nhỏ này hứa hẹn mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong tương lai, từ y học đến robot, và đóng góp đáng kể vào sự phát triển của công nghệ chụp ảnh. Liên hệ NGOISAOVIET Dream House để biết thêm thông tin về các dịch vụ chụp ảnh chuyên nghiệp.