นาโนเทคโนโลยีเพื่อชัยชนะ
โดย MIKE TOMKINS / การถ่ายภาพยอดนิยม | เผยแพร่เมื่อ 13 ธ.ค. 2564 17:17 น.
เกียร์
กล้อง metasurface โปร่งแสงแสดงบนปลายนิ้วบนพื้นหลังสีดำ
นักพัฒนาฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ เว็บตรงกล้องขนาดเล็กนี้หวังว่าสักวันเทคโนโลยีจะเข้าสู่สมาร์ทโฟนของคุณ มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน/มหาวิทยาลัยวอชิงตัน
แบ่งปัน
เรื่องนี้เดิมให้ความสำคัญกับการถ่ายภาพยอดนิยม
ด้วยการเพิ่มขึ้นของสมาร์ทโฟนและกล้องมิเรอร์เลส อุปกรณ์ถ่ายภาพจึงมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา แต่สำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่น การถ่ายภาพทางการแพทย์และหุ่นยนต์จิ๋ว เทคโนโลยีกล้องในปัจจุบันยังคงมีขนาดใหญ่เกินไป ตอนนี้ นักวิจัยได้ขยายขอบเขตของสิ่งที่เป็นไปได้ด้วยกล้องทดลองที่มีขนาดใกล้เคียงกับเม็ดเกลือ แต่ยังให้คุณภาพของภาพที่มาก่อนความพยายามในระดับเดียวกัน
กล้อง metasurface คืออะไร?
ออกแบบโดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย
พรินซ์ตันและมหาวิทยาลัยวอชิงตัน ระบบใหม่นี้มีรายละเอียดในบทความที่ ตีพิมพ์เมื่อสัปดาห์ ที่แล้ว ในวารสาร Nature Communications ที่ ได้ รับการตรวจสอบโดยเพื่อน มันมาแทนที่เลนส์คอมพาวนด์ที่ซับซ้อนและเทอะทะที่พบในกล้องส่วนใหญ่ ด้วย metasurface ที่มีความกว้างเพียง 0.5 มม. กล้องนี้มี “นาโนโพสต์” ทรงกระบอก 1.6 ล้านชุดที่สร้างรังสีแสงที่ลอดเข้ามา
กล่าวกันว่ากล้อง metasurface ให้คุณภาพของภาพเทียบเท่ากล้องและเลนส์ทั่วไปซึ่งมีปริมาณมากกว่า 500,000 เท่า หลังจากเปรียบเทียบภาพตัวอย่างในกระดาษและวิดีโอ YouTube ด้านบนแล้ว เราอาจกล่าวได้ว่าบางทีก็ใจกว้างเกินไป แต่เราก็ไม่ต้องการที่จะนำความสำเร็จของทีมไปอย่างน้อยที่สุด เพราะมันน่าประทับใจอย่างแน่นอน
เปรียบเทียบกับกล้องรุ่นอื่นๆ ได้อย่างไร
เซลล์ผสมแบบธรรมดาที่อยู่ถัดจากเซลล์ประสาทนาโนออปติกเพื่อแสดงคอนทราสต์ของแสงที่ผ่านเข้ามาในแผนภาพบนสีดำ
นาโนออปติกประสาทช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้ออปติกแบบผสมทั่วไปขนาดใหญ่ มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน/มหาวิทยาลัยวอชิงตัน
การผสมผสานระหว่างเซ็นเซอร์ขนาด 2/3 นิ้วและ เลนส์ Edmund Optics 50 มม . f/2.0 ที่ ใช้ในการเปรียบเทียบกล้องแบบเดิมยังคงให้คุณภาพของภาพที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะในมุมต่างๆ แต่ในขณะเดียวกัน ผลลัพธ์ของกล้อง metasurface นั้นน่าประทับใจอย่างยิ่งเมื่อคำนึงถึงข้อได้เปรียบด้านขนาดที่น่าทึ่ง และผลลัพธ์ที่ได้นั้นล้ำหน้ากว่าสิ่งที่ทำได้โดยกล้อง metasurface อันล้ำสมัยก่อนหน้านี้เมื่อ ไม่กี่ปีที่ผ่านมา
เมื่อเทียบกับกล้อง metasurface รุ่นก่อน ๆ เวอร์ชันใหม่มีความแตกต่างในการออกแบบเสานาโนแต่ละตัวและในการประมวลผลภาพที่ตามมา โครงสร้างของท่อนาโนได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องซึ่งจัดลำดับความสำคัญของคุณภาพของภาพและขอบเขตการมองเห็น ในขณะเดียวกันอัลกอริธึมการประมวลผลภาพได้นำเทคนิคการถอดรหัสตามคุณลักษณะของระบบประสาทมาใช้ สุดท้าย ผลลัพธ์ของการประมวลผลภาพใหม่ถูกป้อนกลับเพื่อให้สามารถปรับปรุงโครงสร้างท่อนาโนต่อไปได้
กลยุทธ์เหล่านี้ใช้ได้ผลดีอย่างชัดเจน ทำให้ก้าวไปข้างหน้าอย่างมากจากผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ด้วยความพยายามในอดีต แม้ว่าออปติกแบบผสมยังคงมีข้อได้เปรียบที่ค่อนข้างชัดเจนในแง่ของรายละเอียด สี คอนทราสต์ ขอบมืด และความคมชัดของมุม ช่องว่างระหว่างเทคโนโลยีจะลดลงอย่างแน่นอน
อะไรต่อไป
ถัดไป ทีมวิจัยกำลังวางแผนที่จะเพิ่มความสามารถในการคำนวณของกล้อง metasurface สิ่งนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยให้ก้าวไปข้างหน้าอีกขั้นในแง่ของคุณภาพของภาพ แต่ยังรวมถึงความสามารถอื่นๆ เช่น การตรวจจับวัตถุ
ในระยะยาว เฟลิกซ์ ไฮเดอ ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา ชี้ให้เห็นว่าเป้าหมายคือการเจาะตลาดสมาร์ทโฟน Heide คาดการณ์ว่าวันหนึ่ง คุณจะเห็นกล้องหลายตัวในสมาร์ทโฟนของคุณแทนที่ด้วย metasurface เดียวที่เปลี่ยนแผงด้านหลังทั้งหมดให้เป็นกล้อง ยุคกล้องงุ่มง่ามกำลังจะถึงจุดจบในไม่ช้านี้หรือไม่? เราทำได้เพียงหวัง
หากคุณเป็นช่างภาพแบบเล็งแล้วถ่าย
ที่มีขนาดกะทัดรัด คุณมีรูปร่างที่ดี เพราะ P&S compacts ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการถ่ายภาพท่องเที่ยวเป็นหลัก กล้องคอมแพคที่มีเลนส์ซูมจะมอบความยืดหยุ่นสูงสุดให้กับคุณ แต่เลนส์ 35 มม. ที่ติดตั้งกับกล้องทางยาวโฟกัสคงที่หลายๆ
กล้องเล็งแล้วถ่ายส่วนใหญ่ผลิตขึ้นเพื่อทนต่อสภาพอากาศเลวร้ายเล็กน้อย แต่ถ้าคุณกังวลเกี่ยวกับฝนที่ตกหนัก (ในวันหยุดบางช่วง!) ให้พิจารณากล้องที่ “ทนต่อสภาพอากาศ” เช่น Pentax IQ Zoom 90 WR มีกล้องคอมแพคกันน้ำได้เต็มรูปแบบอื่นๆ เช่น Canon Sure Shot A-1 แต่ถ้าการถ่ายภาพใต้น้ำเป็นเป้าหมายของคุณ ให้ลอง ใช้กล้องแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง เช่น Kodak Water & Sport หรือ Quicksnap Waterproof ของ Fujifilm ในแบบที่คุณทำไม่ได้ ต้องกังวลว่ากล้องที่ยากต่อการเปลี่ยนของคุณจะเสียหาย
เดินทางด้วยกล้อง SLR 35 มม.
กล้อง SLR ช่วยให้คุณควบคุมภาพถ่ายได้อย่างสร้างสรรค์มากขึ้น แต่จะเพิ่มจำนวนมากขึ้น ซึ่งอาจทำให้คุณช้าลงขณะเดินทาง SLR มาในรูปทรงและขนาดต่างๆ และเราขอแนะนำกล้องที่เล็กกว่าเพื่อการเดินทางที่ราบรื่นยิ่งขึ้น กล้องลมแบบใช้มือรุ่นเก่า (โดยเฉพาะรุ่น Olympus OM-series และ Pentax M-series) และกล้อง SLR ที่เป็นพลาสติกรุ่นที่ใหม่กว่า (เช่นจาก Minolta และ Canon) เป็นกล้องที่เบาที่สุดและง่ายที่สุดในการเดินทางด้วย กล้องระดับโปรอย่าง Nikon F4 นั้นเทอะทะและหนักฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ เว็บตรง
