Harvard SEAS､メタサーフェス､どんなカメラでも偏光カメラになる

March, 30, 2022, Cambridge--Harvard SEASの研究者は､マシンビジョンカメラから望遠鏡まで､ほぼどんな光学系にも使えるメタサーフェスアタッチメントを開発した｡

偏光､光が振動する方向は､光が相互作用する物体､大気のエアロゾルから星の磁界までの対象について多くの情報を提供する｡しかし､この光品質は人の目には見えないので研究者は､特殊な高価で嵩張るカメラを利用してそれを捉えていた｡これまでは｡

Harvard SEASの研究者は､どんなカメラ､イメージングシステム､市販のシステムでさえ､偏光カメラに変えることができるメタサーフェスアタッチメントを開発した｡そのアタッチメントは､サブ波長ナノピラーのメタサーフェスを利用し､その偏光に基づいて光を管理し､全てのピクセルで偏光を捉える画像を収集する｡

研究成果は､Optics Expressに発表されている｡

｢どんなカメラにも実際に偏光感度を加えると､通常のカメラでは見えない細部や特徴が明らかになる｡広範な顔認証や自動運転車からリモートセンシングやマシンビジョンにまで恩恵をもたらす｣と論文のシニアオーサSEASのFederico Capassoは説明している｡

2019年､Capassoとチームは､メタサーフェスを使ってシングルショットで偏光を撮像するコンパクトなポータブルカメラを開発した｡この研究ではチームは､偏光カメラのコンセプトを一般化する方法を探求した｡

｢特殊な偏光カメラを構築した後､もっと深く掘り下げて､特殊な偏光成分と通常のカメラの組合せを支配するデザイン法則とトレードオフを研究したかった｣とSEAS院生､論文の起用道主筆Noah Rubinは話している｡

その設計法則を実証するために研究チームは､偏光メタサーフェスを市販のマシンビジョンカメラに取り付けた｡カラーフィルタや視野絞りを収めた小さなチューブ､対物レンズの前にそれをねじ込むだけである｡そこからは､偏光を撮るためにカメラを向けてクリックするだけである｡

ナノピラーは､偏光に基づいて光を方向付ける｡これは4つの画像を構成し､各々が偏光の異なる面を示している｡画像は､次に合成され､全てのピクセルで偏光の完全スナップショットが得られる｡

アタッチメントは､自動車､マシンビジョンあるいはセキュリティアプリケーションの生体認証センサの改善に使える｡

｢このメタサーフェスアタッチメントは､信じられないほど多様性がある｡ルームサイズの望遠鏡から小型スパイカメラまで､様々な光学系で使えるコンポーネントであり､偏光カメラのアプリケーションスペースを広げる｣とSEASのポスドク研究フェロー､Paul Chevalierは話している｡

(詳細は､https://www.seas.harvard.edu)