Корейски изследователи разработиха свръхтънка камера, която постига широк 140-градусов зрителен ъгъл без изпъкналост на обектива. Очаква се технологията да намери приложение в различни области, включително медицински ендоскопи, носими устройства и микро-роботи. И, естествено, в камерите на смартфоните.
Съвместен изследователски екип, ръководен от професор Ки-Хун Джонг от Катедрата по био- и мозъчно инженерство в KAIST, и професор Мин Х. Ким от Факултета по компютърни науки, създаде широкоъгълна биомиметична камера.
Вдъхновена от зрението на насекомите, камерата е изключително тънка, но същевременно се отличава с огромен ъгъл на видимост.
Екипът успешно осигури диагонален зрителен ъгъл от 140 градуса – надминавайки периферното зрение на човека – в ултратънка структура с дебелина под 1 мм, приблизително колкото дебелината на монета.
Високоефективните широкоъгълни камери обикновено изискват множество лещи, подредени една върху друга, което неизбежно води до увеличаване на дебелината. За да преодолеят това, изследователите се фокусират върху зрителната структура на паразитното насекомо ксенос-пеки (Xenos peckii).
Докато типичните сложни очи на насекомите предлагат широк зрителен ъгъл, те страдат от ниска „резолюция“. Обратно, камерите с единична леща осигуряват висока резолюция, но ограничен ъгъл на видимост.
Ксенос-пеки обаче притежава уникална зрителна система, при която множество очи улавят частични сегменти от сцената, които след това мозъкът интегрира в едно висококачествено изображение.
Чрез въвеждане на този принцип на разделено улавяне и интеграция в архитектурата на камерата, екипът едновременно постигна както тънък размер, така и високо качество на изображението.
Този подход преодолява проблемите с ниската резолюция на конвенционалните камери, направени по модела на фасетните очи на насекомите, и ограниченията на тесния зрителен ъгъл при системите с единична леща.
Екипът прилага метод, при който няколко микро-лещи с елипсовидна форма улавят гледките от различни посоки едновременно, сливайки ги в едно изображение с остър детайл и без оптични аберации.
Забележително е, че чрез прецизно регулиране на формата на лещите и входните точки на светлината, учените предотвратяват замъгляването по краищата на кадъра. В резултат на това се поддържа равномерна яснота от центъра до периферията, което позволява стабилно заснемане дори от много близки разстояния.
С дебелина едва 0,94 мм, тази ултратънка камера се очаква да донесе иновации в множество области, където ограничените размери са предизвикателство. Очаква се пълномащабна комерсиализация на новата технология още догодина.
Камерата може значително да повиши ефективността на заснемане на изображения за медицински ендоскопи, изискващи прецизно наблюдение на тесни зони, както и да намери място в микро-роботи и носимо оборудване за здравеопазване.
„Конвенционалните широкоъгълни камери бяха изправени пред компромис, при който намаляването на размера водеше до понижаване на резолюцията, а увеличаването на резолюцията – до уголемяване на устройството“, обясни професор Ки-Хун Джонг.
„Като приложихме зрителни принципи от природата, ние осигурихме както широк зрителен ъгъл, така и стабилно качество на изображението в ултракомпактна структура. Това е нов метод за заснемане на изображения, който може да се използва дори в екстремни среди с ограничени размери“, допълва ученият.
Технологията измества парадигмата на проектирането – от увеличаване на размера на устройството за по-добра производителност към осигуряване на висококачествено заснемане в ултракомпактни форм-фактори.
