Oko kamery podobne do ludzkiego

Matrycę światłoczułą w kształcie siatkówki oka skonstruowali naukowcy amerykańscy. To przełom w technice otrzymywania obrazu. Pozwoli na zminiaturyzowanie i uproszczenie kamer cyfrowych.

Aktualizacja: 07.08.2008 09:34 Publikacja: 07.08.2008 02:22

Oko kamery podobne do ludzkiego

Foto: NATURE

Przewagą nowego typu matrycy w porównaniu z tradycyjnymi kamerami, gdzie element światłoczuły jest płaski, jest możliwość uzyskiwania wyraźnych obrazów przy znacznie prostszej konstrukcji układu optycznego. Otwiera to olbrzymie możliwości wykorzystania urządzeń z owalnymi matrycami np. w badaniach medycznych.

Technikę wytwarzania wygiętej matrycy światłoczułej opracował prof. John Rogers z University of Illinois w Urbana Campaign i prof. Yonggang Huang z Northwestern University wraz ze współpracownikami. Artykuł na ten temat otwiera dzisiejsze wydanie magazynu „Nature”.

W kamerach obraz odwzorowywany jest na płaskiej powierzchni (w aparatach cyfrowych na matrycy światłoczułej, a w analogowych na kliszy). Zarejestrowanie całego pola widzenia bez zniekształceń wymaga skomplikowanej konstrukcji obiektywów. Inaczej jest w przypadku oka. Ten najdoskonalszy twór ewolucji posiada komórki światłoczułe w siatkówce, która oparta jest o tylną, zaokrągloną ścianę oka.

Opracowana przez naukowców konstrukcja przypomina siatkówkę, ale elementami światłoczułymi są półprzewodnikowe fotodetektory. – Zalety zakrzywienia powierzchni z elementami światłoczułymi optycy znali od dawna, jeszcze dawniej odkryli je biolodzy – powiedział prof. Huang. – W oku obraz jest chwytany na zakrzywioną powierzchnię.

Ale uzyskanie podobnego kształtu powierzchni światłoczułej nie było proste, mimo postępu w technologiach półprzewodnikowych w ciągu ostatnich 20 lat. Wygięcie sztywnych materiałów półprzewodnikowych i naniesienie ich na płytki plastiku czy szkła nie bardzo się udawało. Siatka światłoczuła nałożona na płaskie podłoże dawała się wyginać zaledwie o 1 proc. Dalsze próby powodowały pękanie siatki.

Rogers i Huang, eksperymentując, odkryli metodę, która doprowadziła do opracowania sposobu łączenia półprzewodników ze sferyczną powierzchnią. Do przeniesienia elementów światłoczułych z płaskiej powierzchni na sferyczną wykorzystali siatkę z elastomerów. W oczka tej elastycznej siateczki, wielkości 100 mikrometrów kwadratowych, wpięli fotodetektory. Rozciąganie tej struktury potrzebne do położenia na wygiętej powierzchni nie powodowało zniszczenia detektorów.

Dodatkowym utrudnieniem była konieczność doprowadzenia do każdego detektora miniaturowego drucika. Siatka jest usztywniona z dwóch stron warstwami ochronnymi. Konstrukcja typu sandwicz łagodzi napięcia w siatce. W trakcie prób wykonywanych w laboratorium tak skonstruowana siatka wytrzymała wyginanie i wracała do pierwotnego kształtu w 99 proc. przypadków.

– W konwencjonalnych kamerach z płaskimi matrycami, z użyciem prostej optyki, część obrazu na brzegach pola widzenia jest zniekształcona – powiedział prof. Huang. – Półkula tego elektronicznego oka te niedokładności niweluje i poprawia jakość obrazu.

Naukowcy pracują nad udoskonaleniem matrycy, dodając punkty światłoczułe. – Już wiemy, że ta konstrukcja się sprawdziła, choć jest jeszcze sporo do poprawienia – mówi Huang.

masz pytanie, wyślij e-mail do autora k.urbanski@rp.pl

Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska