عجیب ترین و کوچک ترین دوربین جهان در سایز میکرو
- سپتامبر 16th, 2023
- کتاب آموزش زبان
عجیب ترین و کوچک ترین دوربین جهان در سایز میکرو
در دنیایی زندگی میکنیم که روز به روز دارد پیشرفته تر از قبل میشود.در دنیایی که علم چنان سرعتی گرفته است که گاهی از عقل بشر پیشی میگیرد و غیر قابل باور میشود.کوچک ترین دوربین جهان The world’s smallest camera در اندازه میکرو در حالی توسط پژوهشگران آمریکایی ساخته شد است که این دوربین به اندازه یک دانه نمک است و این قابلیت را دارند که مشکلات را در بدن انسان شناسایی کنند.
به گزارش ایران ناز این در حالی است که کوچک ترین دوربین دنیا The world’s smallest camera به ربات‌های فوق‌العاده کوچک این امکان را می دهند تا توانایی حس کردن داشته باشند اما روش‌های پیشین، تصاویر مبهمی با میدان دید محدود ثبت کرده‌اند.
پژوهشگران دانشگاه پرینستون Princeton University و دانشگاه واشنگتن University of Washington در پروژه مشترکی، با ابداع یک دوربین فوق‌العاده پیچیده به اندازه یک دانه درشت نمک، بر این چالش غلبه کرده‌اند. آنها در پژوهش خود نشان داده‌اند که این سیستم جدید میتواند تصاویری واضح و تمام رنگی را تولید کند.
این سیستم با طراحی پردازش محاسباتی و سخت افزار دوربین میتواند آندوسکوپی غیرتهاجمی با ربات‌های پزشکی را برای تشخیص و درمان بیماری‌ها امکان‌پذیر سازد و تصویربرداری را برای سایر ربات‌هایی که محدودیت اندازه و وزن دارند، بهبود ببخشد.
مجموعه‌های متشکل از هزاران دوربین مشابه این نمونه میتوانند برای سنجش تمام صحنه استفاده شوند و سطوح را به دوربین تبدیل کنند.
کوچک ترین دوربین جهان
در حالی که یک دوربین سنتی، مجموعه‌ای از لنزهای خمیده شیشه‌ای یا پلاستیکی را برای خم کردن پرتوهای نور در فوکوس به کار می‌برد، کوچک ترین دوربین دنیا The world’s smallest camera با سیستم نوری جدید به فناوری موسوم به فراسطح Metasurface متکی است که می‌توان آن را شبیه به یک تراشه رایانه‌ای تولید کرد.
عرض فراسطح، تنها نیم میلی‌متر است و ۱/۶ میلیون ساختار استوانه‌ای به شکل میله دارد که هر کدام تقریبا به اندازه ویروس “HIV” هستند.
هر میله، دارای یک هندسه منحصر به فرد است و مانند یک آنتن نوری عمل میکند. تغییر طراحی هر میله برای شکل دادن درست کل جبهه موج نوری، ضروری است.
با کمک الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشینی، تعامل میله‌ها با نور ممکن میشود تا تصاویری را با بالاترین کیفیت و وسیع‌ترین میدان دید برای یک دوربین تمام‌رنگی فراسطحی تولید کند.
یک نوآوری کلیدی در ایجاد دوربین، طراحی یکپارچه الگوریتم‌های پردازش سیگنال و سطح نور بود که تصویر را تولید میکنند. “فلیکس هاید Felix Heide ، استادیار علوم رایانه‌ای دانشگاه پرینستون و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این کار، دوربین را در شرایط نور طبیعی تقویت کرد؛ برخلاف دوربین‌های فراسطحی پیشین که به پرتو لیزر آزمایشگاه یا سایر شرایط ایده‌آل برای تولید تصاویر با کیفیت بالا نیاز داشتند.
پژوهشگران، تصاویر تولیدشده با کوچک ترین دوربین دنیا The world’s smallest camera را با نتایج به دست آمده از دوربین‌های فراسطحی پیشین مقایسه کردند.
تصاویر ثبت‌شده با نانودوربین‌ها به جز کمی تاری در لبه‌های قاب، قابل مقایسه با تصاویر لنزهای سنتی بودند که حجم آنها بیش از ۵۰۰ هزار برابر است.
سایر لنزهای فوق‌العاده فشرده فراسطحی، مشکلاتی از جمله اعوجاج‌های عمده تصویر، میدان دید کوچک و توانایی محدود در گرفتن طیف کامل نور مرئی را شامل میشوند.
ایتن تسنگ Ethan Tseng دانشجوی مقطع دکتری علوم رایانه‌ای دانشگاه پرینستون و از سرپرست‌های این پروژه گفت: طراحی و پیکربندی این ریزساختارهای کوچک برای انجام آن چه که می‌خواهید، یک چالش است.
این کار برای این وظیفه ویژه یعنی ثبت تصاویر با میدان دید بزرگ، چالش‌برانگیز است زیرا میلیون‌ها ریزساختار کوچک وجود دارد و مشخص نیست که چگونه می‌توان آنها را با روش بهتری طراحی کرد.
“شین کولبرن Shane Colburn ، از پژوهشگران این پروژه، با ابداع یک شبیه‌ساز محاسباتی برای آزمایش خودکار پیکربندی‌های گوناگون نانو آنتن، با این چالش مقابله کرد.
به گفته کولبرن، این نوع شبیه‌سازی به دلیل تعداد آنتن‌ها و پیچیدگی تعامل آنها با نور میتواند از حافظه و زمان قابل توجهی استفاده کند. او مدلی را برای بررسی کارآمد قابلیت‌های تولید تصویر فراسطحی با دقت کافی ایجاد کرد.
“جیمز وایتهد James Whitehead ، دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه واشنگتن و از پژوهشگران این پروژه، سطوح فراسطحی را ساخت که مبتنی بر نیترید سیلیسیم بودند.
نیترید سیلیسیم، ماده‌ای شیشه مانند است که با روش‌های استاندارد نیمه‌رسانا که برای تولید تراشه‌های رایانه‌ای استفاده میشود، سازگاری دارد. این بدان معناست که یک طرح فراسطحی معین را می‌توان به سادگی و با هزینه‌ای کمتر از هزینه تولید لنز دوربین‌های معمولی، به صورت انبوه تولید کرد.
هاید و همکارانش اکنون در تلاش هستند تا قابلیت‌های محاسباتی بیشتری را به کوچک ترین دوربین دنیا The world’s smallest camera اضافه کنند.
آنها مایل هستند تا فراتر از بهینه‌سازی کیفیت تصویر، قابلیت تشخیص دادن اشیا و روش‌های سنجش مربوط به پزشکی و علوم رباتیک را به این فناوری اضافه کنند.
همچنین هاید، استفاده از دوربین‌های فوق فشرده را برای ابداع سطوح به عنوان حسگر در نظر گرفته است. وی افزود: ما می‌توانیم سطوح را به دوربین‌هایی تبدیل کنیم که وضوح فوق‌العاده بالایی دارند.
با کمک این فناوری، دیگر به سه دوربین در پشت تلفن همراه خود نیاز نخواهید داشت، بلکه همه قسمت پشت تلفن همراه شما به یک دوربین بزرگ تبدیل میشود. ما می‌توانیم به روش‌های کاملا متفاوتی برای ساخت این دستگاه‌ها در آینده فکر کنیم.
