Annons

Bättre än det mänskliga ögat

Forskare från Northwestern University och University of Illinois i Urbana-Champaign är först med att utveckla en ”curvilinear” kamera, som till stora delar liknar det mänskliga ögat, men med den betydande skillnaden att den har en zoom-funktion.

 

Denna "eyeball camera" ha en 3,5x optisk zoom, tar skarpa bilder, är billig att tillverka och har en storlek som en amerikansk nickel (mynt). (En högre zoomfaktor uppges också vara möjlig med tekniken.)

Kameran kommer inte att vara tillgänglig än men väl efter en optimering kommer den att bli användbar i många tillämpningar, såsom för mörkerseende, övervakning, ”seende robotar”, endoskopisk avbildning och i konsumentelektronik.

– Vi var inspirerades av det mänskliga ögat men vi ville gå längre, säger Yong Gang Huang, Joseph Cummings professor i Civil and environmental engineering and Mechanical Engineering vid Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science. Vårt mål var att utveckla något enklare som kan zooma och ta bra bilder, och vi har uppnått det.

Den lilla kameran kombinerar det bästa av det mänskliga ögat och en dyr single-lensreflex (SLR) kamera med en zoomlins. Kameran har en lins som det mänskliga ögat vilket gör att enheten kan vara liten, med zoomkapaciteten hos en SLR-kamera och utan den bulk och vikt som hos en komplex lins. Nyckeln är att både den enkla linsen och fotodetektorer är placerade på flexibla substrat och ett hydrauliskt system som kan ändra formen på substraten vilket möjliggör för en zoom-funktion.

Tidigare ”eye glob camera”-konstruktioner har ingen variabel zoom eftersom dessa kameror har en stel detektor. Detektorn måste ändra form då den infokuserade bilden ändrar form efter förstoring. Huang och Rogers och deras team använder en matris av sammankopplade och flexibla kiselfotodetektorer på ett tunt och elastiskt membran, som lätt kan ändra form.

Kamerasystemet ha en integrerad lins konstruerad genom att den placeras på ett tunt, elastiskt membran på en vattenkammare, med ett klart ”glasfönster” därunder.

Inledningsvis har både detektorn och linsen platt form. Under både detektorns membran och linsens membran fylls kammare med vatten. Genom att avlägsna vatten från detektorns kammare får detektorytan en konkav hemisfär. (Genom att tillföra vatten återfår detektorn en plan form.) Att tillföra vatten till linsens kammare förmås det tunna membranet att få en konvex hemisfär.

För att få en infokuserad och förstorad bild aktiverar forskarna hydrauliken för att ändra kurvaturen på linsen och detektorn på ett koordinerat sätt. Formen på detektorn måste matcha den varierande kurvaturen på bildytan för att anpassa för en kontinuerligt justerbar zoom, och det är lätt gjort med denna nya hemisfäriska ögonkameran.

Forskningen publiceras i Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS).

Comments are closed.