Urządzenie, kwadrat o wymiarach zaledwie 0,04 cala na 0,05 cala (1 na 1,2 milimetra), ma potencjał do natychmiastowego przełączania „apertury” między szerokokątnym, rybie oko i powiększeniem. A ponieważ urządzenie jest tak cienkie, zaledwie kilka mikronów grubości, może być osadzone w dowolnym miejscu. (Dla porównania średnia szerokość ludzkich włosów wynosi około 100 mikronów.)
„Cały tył telefonu może być kamerą” - powiedział Ali Hajimiri, profesor elektrotechniki i inżynierii medycznej w California Institute of Technology (Caltech) i główny badacz artykułu badawczego, opisując nowy aparat.
Hajimiri powiedział Live Science, że może być osadzony w zegarku, w okularach lub w tkaninie. Dodał, że może nawet zostać zaprojektowany do wystrzelenia w kosmos jako mały pakiet, a następnie rozwinięcia się w bardzo duże, cienkie arkusze, które obrazują wszechświat w rozdzielczościach nigdy wcześniej niemożliwych.
„Nie ma podstawowego ograniczenia, o ile można zwiększyć rozdzielczość” - powiedział Hajimiri. „Możesz zrobić gigapiksele, jeśli chcesz”. (Obraz gigapikselowy ma 1 miliard pikseli, czyli 1000 razy więcej niż obraz z 1-megapikselowego aparatu cyfrowego.)
Hajimiri i jego koledzy zaprezentowali swoje innowacje, zwane optycznym układem fazowym, na konferencji Towarzystwa Optycznego (OSA) w sprawie laserów i elektro-optyki, która odbyła się w marcu. Badanie zostało również opublikowane online w przeglądzie technicznym OSA.
Hajimiri powiedział, że urządzeniem sprawdzającym koncepcję jest płaski arkusz z układem 64 odbiorników światła, które można traktować jak małe anteny dostrojone do odbioru fal świetlnych. Każdy odbiornik w tablicy jest indywidualnie kontrolowany przez program komputerowy.
W ułamku sekundy odbiornikami światła można manipulować, aby utworzyć obraz obiektu po prawej stronie widoku lub po lewej stronie lub gdziekolwiek pomiędzy. Można to zrobić bez kierowania urządzenia w stronę obiektów, co byłoby konieczne w przypadku kamery.
„Piękno tej rzeczy polega na tym, że tworzymy obrazy bez żadnego ruchu mechanicznego” - powiedział.
Hajimiri nazwał tę funkcję „syntetyczną aperturą”. Aby sprawdzić, jak dobrze działa, naukowcy położyli cienką matrycę na krzemowym układzie komputerowym. W eksperymentach syntetyczny otwór gromadził fale świetlne, a następnie inne elementy na chipie przekształcały fale świetlne w sygnały elektryczne, które były wysyłane do czujnika.
Hajimiri powiedział, że powstały obraz wygląda jak szachownica z podświetlanymi kwadratami, ale ten podstawowy obraz w niskiej rozdzielczości to tylko pierwszy krok. Powiedział, że zdolność urządzenia do manipulowania przychodzącymi falami świetlnymi jest tak precyzyjna i szybka, że teoretycznie może uchwycić setki różnych rodzajów obrazów w dowolnym świetle, w tym w podczerwieni, w ciągu kilku sekund.
„Możesz stworzyć niezwykle potężny i duży aparat” - powiedział Hajimiri.
Osiągnięcie widoku o dużej mocy za pomocą konwencjonalnego aparatu wymaga, aby obiektyw był bardzo duży, aby mógł zebrać wystarczającą ilość światła. Dlatego profesjonalni fotografowie z boku wydarzeń sportowych mają ogromne obiektywy do aparatów.
Ale większe obiektywy wymagają więcej szkła, co może wprowadzać wady światła i koloru na obrazie. Hajimiri powiedział, że optyczny układ fazowy naukowców nie ma tego problemu ani żadnej dodatkowej masy.
W kolejnym etapie badań Hajimiri i jego koledzy pracują nad powiększeniem urządzenia o więcej odbiorników światła w szyku.
„Zasadniczo nie ma ograniczenia, o ile można zwiększyć rozdzielczość” - powiedział. „To tylko pytanie o to, jak duży możesz zrobić fazowany układ”.
