211service.com
Aparaty do telefonów komórkowych, które powiększają
Chociaż każda generacja aparatów do telefonów komórkowych rejestruje więcej megapikseli, obrazy nadal nie mogą się równać z jakością tych zrobionych samodzielnymi aparatami. Główny powód: obiektyw. W aparacie w telefonie komórkowym wbudowane soczewki są zamrożone w miejscu, bez możliwości fizycznego przybliżenia obiektu.
Ta nowatorska konstrukcja obiektywu ma możliwości zoomu teleobiektywu o długości 40 milimetrów, mimo że ma tylko 5 milimetrów grubości. Sztuką jest zebranie światła z zewnętrznej krawędzi (ciemny pierścień); odbij go w obiektywie osiem razy, używając luster z przodu iz tyłu; i skup go na czujniku aparatu.
Teraz jednak naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) współpracują z firmą optyczną z Illinois Odległe skupienie , opracowali nowy typ obiektywu, który umożliwia aparatom w telefonach komórkowych robienie zbliżeń. Józefa Forda , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na UCSD, i jego grupa opracowali soczewkę o grubości pięciu milimetrów, która ma moc układu optycznego, który zwykle ma długość 40 milimetrów. Nowatorski projekt grupy zbiera światło i odbija je w obiektywie, aby uzyskać pełną 40-milimetrową ścieżkę optyczną, a następnie skupia światło na czujniku aparatu. Ford twierdzi, że obiektywy mogą być używane, oprócz kamer w telefonach komórkowych, w każdej sytuacji, w której potrzebna jest mała i lekka, ale mocna kamera, od teleskopu po wojskowy system obrazowania. Badania są finansowane przez US Defense Advanced Agencja Projektów Badawczych w ramach programu MONTAGE imager.
Badania opierają się na technologii zwanej złożonym systemem optycznym, którą można dziś znaleźć w niektórych teleskopach. W tych teleskopach seria oddzielnych soczewek i luster jest wykorzystywana do zwiększania odległości, jaką pokonuje światło, zanim dotrze do czujnika obrazu, czyli odległości zwanej ogniskową. Światło jest zbierane za pomocą soczewki na jednym końcu, odbijane między lustrami, a następnie skupiane na czujniku. Im dłuższa ogniskowa systemu, tym większy będzie ostateczny obraz. Grupa Forda skompresowała ten pomysł do nowatorskiej cienkiej soczewki i zaprojektowała ją w taki sposób, aby światło odbijało się w soczewce osiem razy, zanim trafi na czujnik.
W tym celu naukowcy dokonali ekstremalnych modyfikacji tradycyjnej soczewki. Najpierw zastosowali obróbkę diamentową, aby wyrzeźbić powierzchnie lustra z materiału soczewki zwanego fluorkiem wapnia. Zwierciadła sterują światłem, zmieniając jego ścieżkę tak, że całe światło skupia się na czujniku kamery. Po drugie, pokryli zarówno przód, jak i tył fluorku wapnia lustrami, dzięki czemu światło odbija się wewnątrz soczewki. Kluczem do działania tego obiektywu jest precyzyjne wyrównanie między lustrami, które uzyskuje się poprzez obróbkę ich wszystkich z jednego kawałka .
Lustro z przodu obiektywu blokuje około 90 procent światła przed wejściem, mówi Ford, co może zmniejszyć kontrast obrazu. Jednak nawet przy tak dużej ilości zablokowanego światła, jak mówi, aparat grupy był w stanie działać prawie tak samo jak konwencjonalny obiektyw prawie dziesięć razy dłużej, dając obrazy, które są tylko nieznacznie mniej ostre niż te tworzone przy użyciu tradycyjnego aparatu, w którym 100 procent światła z obrazu przechodzi przez obiektyw.
Zablokowanie obiektywu, tak jak to zrobiła grupa, powoduje, że wokół obrazu pojawia się mały, rozmyty pierścień. Jednak pierścień ten ma średnicę około mikrometra, a ponieważ większość czujników światła w kamerach jest wrażliwa tylko na rozdzielczość dwóch mikrometrów, pierścień jest niewykrywalny. Jeśli miałbyś doskonały detektor o nieskończonej rozdzielczości, byłaby to katastrofa, mówi Ford. Ale działa to dobrze w przypadku czujników, które znaleźlibyśmy dla [aparatów cyfrowych].
Badania UCSD wykorzystują dobrze znany system optyczny, mówi Jose Saisián , profesor nauk optycznych i astronomii na Uniwersytecie Arizony w Tucson, ale przyznaje, że projekt jest wyjątkowy. Myślę, że to ma jakąś zaletę, mówi. Podjęli ten pomysł, dobrze go przeanalizowali i może mieć kilka ciekawych zastosowań.
Ford przyznaje, że początkowy prototyp grupy miał pewne wady. Na przykład pierwszy prototyp miał ograniczoną głębię ostrości, co oznaczało, że wszystko w przybliżeniu dwa cale przed lub za punktem ostrości obiektywu będzie wyglądało na rozmyte. Mówi jednak, że jego zespół zbadał obiektywy o różnych kształtach, które zwiększają głębię ostrości, i zbudował udane prototypy aparatów. Drugi, mniejszy prototyp, wykorzystujący wycinek wycięty z okrągłego obiektywu, pasował do głębi ostrości konwencjonalnego aparatu. Ford twierdzi, że imager trzeciej generacji, który jest obecnie testowany, będzie jeszcze mniejszy.