Создана камера, способная снабдить беспилотные аппараты «орлиным зрением»
Команда исследователей из университета Штутгарта в Германии разработала трехмерные печатные линзы, которые можно использовать для миниатюрных систем видеонаблюдения. Линзы, которые используют «foveated imaging», по своим свойствам близки к имитации естественного зрения, предлагая супер-острый центральный фокус и более широкое периферийное зрение, чем другие камеры.
В организме человека ямка является частью задней части глаза, которая имеет самую высокую концентрацию светочувствительных клеток. Это является причиной того, почему наше центральное поле фокуса более резкое и более определенное, чем объекты или вещи, которые попадают в наше периферийное зрение. Теперь, благодаря исследованиям из Штутгартского университета, этот вид зрения можно воссоздать с помощью специализированных камер с 3D-печатными объективами.
Исследовательский проект, недавно опубликованный в Science Advances под названием «3D кибернетический аналог глаза орла: система, состоящая из микролинз для foveated imaging», демонстрирует, как с помощью четырех 3D-напечатанных линз камеры могут достичь более естественного фокусированного зрения. Система миниатюрных камер может использоваться в небольших системах видеонаблюдения, таких как беспилотные летательные аппараты, а также для эндоскопии и оптических датчиков.
Первые нанолинзы, были напечатаны отдельно от самих камер, и со временем у разработчиков появилась новая идея – изготовлять линзу прямо на поверхности светочувствительного чипа, который является «сердцем» любой цифровой камеры.
Подобный подход имеет массу преимуществ. Благодаря такой печати, между матрицей и линзой не будет даже тонкой прослойки воздуха, чьи иные оптические характеристики и сам факт преломления света будут искажать изображение.
При использовании отдельно линзы от камеры регистрируются изображения с различными фокусами, причем более длинные фокусные расстояния фиксируют высокое разрешение в узком поле зрения, а более короткие фокусные расстояния захватывают более низкое разрешение на более широком поле зрения. Когда изображения накладываются с помощью программного обеспечения для сшивки, результатом является «fovated image», в котором наивысшая степень фокусировки находится в центре изображения.
Руководствуясь этой идеей, команда разработчиков создала первый «киберглаз орла», напечатав несколько тысяч миниатюрных линз на чипе размерами в 300 микрометров на 300 микрометров (ширина около трех человеческих волос). Такая камера может видеть буквы и цифры, чьи размеры не превышают 5-10 микрометров, что недоступно для других миниатюрных камер.
В настоящее время существуют определенные ограничения для технологии. Например, в настоящее время возможно только аддитивно изготавливать линзы с использованием одного типа пластикового материала. Многокомпонентные линзы могут обеспечить лучший баланс хроматических аберраций, что уменьшит вероятность искажений изображения. Другие усовершенствования системы камеры могут включать антибликовое покрытие, а также более короткое время изготовления. Конечной целью исследовательского проекта является разработка линз с 3D-эффектом орлиного глаза.
