С помощью структуры сложного глаза трилобита учёные создали металинзы. Сочетая нанофотонику и алгоритмы искусственного интеллекта, исследователи разработали камеру с глубиной резкости от трёх сантиметров до полутора километров.
Трилобиты — вымершие морские членистоногие, жившие в океанах с 250 по 543 миллиона лет назад. Эти беспозвоночные обладали сложными фасеточными глазами из тысяч независимых ячеек. Каждая ячейка имела роговицу, минеральную линзу из кальцита вместо хрусталика и светочувствительные клетки. Благодаря такому зрению трилобиты могли видеть в огромном диапазоне. Рекордсменом оказался… Dalmanitina socialisТрилобит имел бифокальные фасетки, каждая из которых состояла из двух линз, преломляющих свет под разными углами. Это давало ему возможность видеть одновременно добычу, плавающую рядом, и хищников, приближающихся издалека.
Вдохновившись устройством глаз Dalmanitina socialisУченые из Национального института стандартов и технологий разработали миниатюрную камеру с бифокальным объективом и выдающейся глубиной резкости. представленоВ журнале Nature Communications опубликовано исследование о новом устройстве, которое способно ясно видеть объекты с расстояния от трёх сантиметров до одного с половиной километра.
Создав набор микроскопических металинз из ультратонких стеклянных пленок с наноразмерными столбиками, ученые смогли получить камеру. Форма и положение столбиков фокусировали свет так, что металинзы отображали как близкие, так и далекие объекты одновременно. Наностолбики отклоняли свет с разной круговой поляризацией в разные стороны. Длина пути преломления лучей на наностолбиках влияла на фокус, в который попадал свет.
Объекты на среднем расстоянии от камеры оставались размытыми. Чтобы исправить это, учёные применили нейронную сеть, которая повышала чёткость и цветопередачу объектов между ближним и дальним фокусом металинзы. Это позволило получить чёткие изображения на протяжении всего диапазона, превышающего километр, захваченном камерой.
Камеры с большой глубиной резкости, сочетающие нанотехнологии, фотографию и алгоритмы искусственного интеллекта, позволят создавать высокодетализированные изображения. Такие камеры позволят снимать городские пейзажи или большие группы живых организмов, а также будут полезны для приложений, требующих четких фотографий как близких, так и удаленных объектов.