Díky kombinaci vodních komůrek, hydraulického systému a speciálně navrženého ohybného snímače sestrojili vědci snímací systém velikosti mince s plynulým 3,5x optickým zoomem produkující ostrý obraz s nízkými náklady na výrobu.
Vědci z amerických vysokých škol
University of Illinois
a
Northwestern University
vyvinuli speciální snímací systém velice podobný
lidskému oku
a pracující na principu
zakřivování
jednotlivých částí. V čem má však tento systém navrch oproti lidskému oku, je možnost jednoduchého zoomu díky synchronizovanému zakřivování snímacího detektoru a čočky pomocí komůrek naplněných vodou.
Eyeball camera
, jak se toto zařízení zatím označuje, bychom mohli přeložit jako oční kamera či kamera ve smyslu oční bulvy. Zatím disponuje maximálním
3,5x optickým zoomem
a dle testů je schopno pořizovat
ostré snímky
a náklady na výrobu jsou nízké. Celý systém je navíc velikosti malé
mince
.
Sami autoři přiznávají, že se při konstrukci tohoto snímacího systému inspirovali principy, na kterých pracuje lidské oko, a tento princip chtěli navíc ještě rozšířit o možnost zoomu. Snímací systém kombinuje vlastnosti lidského oka (drobná čočka) s vlastnostmi klasických zoom objektivů (plynulé zvětšení obrazu).
Leží budoucnost snímání obrazu v miniaturních zařízeních ve snímacích systémech s ohebným snímačem?
V současné době je konstrukce objektivů značně komplikovaná z důvodu potřeby promítat rovný obrazový povrch na obvykle rovinný povrch snímače. Jednoduché objektivy složené pouze z jedné čočky promítají však zakřivený obrazových povrch (Petzvalův povrch). Díky této nově vyvinuté technologii je možné upravit
zakřivení snímače
, aby odpovídalo zakřivení obrazu promítaného čočkou.
Klíčovou inovací je fakt, že čočka i vlastní snímací senzor jsou umístěny na ohybném substrátu a
hydraulickém
systému, který může plynule měnit tvar substrátu, což umožňuje jednoduchý zoom. Většina předchozích zařízení na podobném principu neumožňovala libovolný a plynulý zoom z důvodu použití neohebných snímacích senzorů a tím je tento vynález právě jedinečný.
Tento experimentální snímač používá totiž
ohebný snímací senzor
. Autoři použili pole vzájemně propojených a křemíkových fotodetektorů (typ
CMOS
, rozlišení zatím
16x16 px
) umístěných na tenké elastické membráně, která může jednoduše měnit svůj tvar.
Integrovaná čočka je svým způsobem též unikátní, byla zkonstruována použitím tenké elastické membrány položené na
vodní komůrce
, pod kterou je umístěno čiré skleněné okénko. V základu je detektor i čočka v rovné neprohnuté poloze. Jak jsme si již řekli, pod oběma prvky jsou komůrky naplněné vodou. Při odčerpávání vody z komůrky pod detektorem dochází k prohýbání detektoru (do tvaru
duté polokoule
). Pokud se voda opět přičerpá, dojde k narovnání snímače. Přičerpáváním vody do komůrky pod čočkou dojde k jevu opačnému – membrána čočky se začne prohýbat opačným směrem (do tvaru
vypuklé polokoule
).
K pořízení ostrých fotografií však takovýto jednoduchý princip nestačí, a proto museli autoři vyvinout hydraulický systém, který mění zakřivení čočky a snímacího detektoru
koordinovaně
.
Budoucí uplatnění této technologie bude směřovat zejména do
miniaturních zařízení
, jako jsou fotomobily, či do
lékařských oblastí
, kde najde uplatnění například v endoskopii. Autoři očekávají úspěch této technologie i v systémech nočního vidění.
Dle autorů je však ještě potřeba značně pokročit v technologii výroby ohybného snímače k dosažení komerčních hodnot počtu pixelů čítajících řádově Mpx.
Celý princip byl podrobně popsán ve vědeckém článku "
Dynamically tunable hemispherical electronic eye camera system with adjustable zoom capability
", ve kterém naleznete více informací o této zajímavé technologii.
Zdroje:
,
