Kúlulaga myndavélarskynjari

Stafrænar myndavélar nútímans eru merkileg tæki, en jafnvel fullkomnustu myndavélarnar skortir einfaldleika og gæði mannsaugans. Nú hafa vísindamenn við háskólann í Illinois í Urbana-Champaign smíðað kúlulaga myndavél sem fylgir formi og virkni mannsauga með því að byggja hringrás á bogið yfirborð.



Augun hafa það: Þessi myndavél samanstendur af hálfkúlulaga fylki ljósnema (hvítur ferningur með gulllituðum punktum) og einni linsu ofan á gagnsæjum hnetti. Boginn lögun ljósnema fylkisins veitir breitt sjónsvið og hágæða myndir í þéttum pakka.

Boginn skynjari hefur eiginleika sem finnast í augum, svo sem breitt sjónsvið, sem ekki er hægt að framleiða í stafrænum myndavélum án þess að það sé mikið flókið, segir John Rogers , aðalrannsakandi verkefnisins. Einn af mest áberandi [eiginleikum mannsauga] er að skynjara yfirborð sjónhimnunnar er ekki flatt eins og stafræna flísinn í myndavél, segir hann. Afleiðingin af því er sú að ljósfræðin hentar vel til að mynda hágæða myndir jafnvel með einföldum myndþáttum, eins og einni linsu hornhimnunnar.





Rafeindatæki hafa að mestu verið byggð á stífum, flötum flísum. En undanfarinn áratug hafa verkfræðingar farið út fyrir stífa flís og byggt hringrásir á sveigjanlegum blöðum. Nýlega hafa vísindamenn farið skrefi lengra en einfalt beygjanlegt rafeindatæki og sett hágæða sílikonhringrásir á teygjanlegt, gúmmílíkt yfirborð. Kosturinn við teygjanlega hringrás, segir Rogers, er að hún getur lagað sig yfir sveigjanlegt yfirborð, en beygjanleg tæki geta það ekki.

Lykillinn að kúlulaga myndavélinni er skynjara sem þolir feril sem er um 50 prósent af upprunalegri lögun sinni án þess að brotna, sem gerir kleift að fjarlægja hana úr stífu skúffunni sem hún var upphaflega framleidd á og flytja hana yfir á gúmmílíkt yfirborð. Að gera það krefst meira en bara að gera skynjarann ​​sveigjanlegan, segir Rogers. Þú getur ekki bara vefja kúlu með pappírsblaði. Þú þarft teygjanleika til að gera rúmfræðiumbreytingu.

Fylkingin, sem samanstendur af safni af örsmáum ferningum af sílikonljósskynjarum tengdum með þunnum böndum úr fjölliðu og málmi, er upphaflega framleidd á sílikonskífu. Það er síðan fjarlægt úr oblátunni með efnafræðilegu ferli og flutt yfir í stykki af gúmmílíku efni sem áður var myndað í hálfkúluform. Við flutning er gúmmíhvelið teygt út flatt. Þegar tekist hefur að festa fylkið við gúmmíið, er heilahvelið slakað á í náttúrulegu bogadregnu löguninni.



Vegna þess að tæturnar sem tengja saman pínulitlu kísileyjarnar eru svo þunnar, geta þær beygt auðveldlega án þess að brotna, segir Rogers. Ef tveim kísilferningum er þrýst nær saman, sveigjast tæturnar og mynda brú. Þeir geta tekið við álagi án þess að framkalla teygjur í sílikoninu, segir hann.

Til að fullkomna myndavélina er skynjarafylkingin tengd við hringrásarborð sem tengist tölvu sem stjórnar myndavélinni. Fylkingin er lokuð með hnattlíkri hlíf með linsu. Í þessari uppsetningu líkir skynjarafylkingin eftir sjónhimnu mannsauga á meðan linsan líkir eftir hornhimnunni.

Teygjanlegt net: Ferhyrndu kísilljósskynjararnir, tengdir með þunnum böndum úr málmi og fjölliðu, eru festir á hálfkúlulaga gúmmíyfirborð. Allt tækið er fær um að laga sig að hvaða bognu lögun sem er vegna sveigjanleika tætanna sem tengja kísileyjarnar.

Þessi tækni boðar tilkomu nýs flokks myndatökutækja með gleiðhornssjónsviði, lítilli bjögun og lítilli stærð, segir Takao Someya , prófessor í verkfræði við háskólann í Tókýó, sem tók ekki þátt í rannsókninni. Ég tel að þetta verk sé algjör bylting á sviði teygjanlegrar rafeindatækni.



Rogers er ekki sá fyrsti sem notar hugtakið teygjanlegt rafnet, en þetta verk sker sig úr að því leyti að það er ekki bundið við að teygja í takmarkaðar áttir, eins og önnur teygjanleg rafnet. Og það sem skiptir máli, hann er fyrsta teygjanlega netið sem er útfært í gervi augnmyndavél.

Upplausn myndavélarinnar er 256 pixlar. Í augnablikinu er erfitt að bæta upplausn vegna takmarkana á framleiðsluaðstöðu við háskólann í Illinois, segir Rogers. Á einhverju stigi er það svolítið pirrandi vegna þess að þú ert með þetta snyrtilega rafræna auga og allt er pixlað, segir hann. En teymi hans hefur sniðgengið vandamálið með því að taka aðra vísbendingu úr líffræði. Mannlegt auga sveiflast frá hlið til hliðar og fangar stöðugt brot af myndum; heilinn snýr saman brotunum til að mynda heildarmynd. Á sama hátt rekur teymi Rogers tölvuforrit sem gerir myndirnar skárri með því að skipta inn mörgum myndum sem teknar eru frá mismunandi sjónarhornum.

Nærtækasta umsóknin um þessar augnboltamyndavélar, segir Rogers, er líklegast hjá hernum. Einfalda, fyrirferðarlítið hönnun gæti nýst í myndtækni á þessu sviði, bendir hann á. Og þó hugtakið rafrænt auga töfrar fram myndir af augnígræðslum, segir Rogers að á þessari stundu sé hann ekki í samstarfi við aðra vísindamenn til að gera þessi tæki lífsamhæf. Hann útilokar þó ekki möguleikann í framtíðinni.

fela sig