Цифровая камера имитирует фасеточное строение глаз насекомых

Первые такие камеры, сконструированные междисциплинарным коллективном ученых в Иллинойском университете (Урбана-Шампань), имеют исключительно широкие углы обзора, малые искажения, практически абсолютную глубину резкости и высокую способность обнаруживать движение.

Каждая из 27 тыс. фасеток глаза стрекозы — омматидий — состоит из хрусталика, хрустального конуса и светочувствительного органа. Такое строение достаточно просто можно повторить, используя массив микролинз, каждая из которых фокусируется на собственном фотодиоде. Однако, для получения сектора обзора 180° и сведения к минимуму аберраций такие минисенсоры следует размещать на поверхности полусферы. Это представляет собой нетривиальную задачу: современные сенсоры изображений для цифровых камер изготовляют на плоских кремниевых подложках, которые невозможно деформировать так, чтобы придать нужную выпуклую форму.

Удачный выход из создавшегося положения предложили ученые Иллинойского университета, на протяжении шести лет занимающиеся технологиями эластичных электронных схем. Сетка фотодетекторов и полимерный массив микролинз формируются ими на плоской поверхности и прочно соединяются, чтобы предотвратить возможность малейших взаимных смещений. Затем под полученную конструкцию закачивается воздух, придавая ей требуемую форму полусферы. Проводники между искусственными омматидиями имеют форму пружинок, что позволяет им растягиваться при изменении геометрии электронной схемы.

Исследователи рассказали о созданной ими фасеточной камере в выпуске Nature от 2 мая. Согласно этой информации, отдельная микролинза создает небольшой фрагмент общей картинки, реконструируемой исходя из модели, которая учитывает расположение каждой индивидуальной фасетки на полусфере и ее угол обзора.

Подобные устройства, основанные на концепции, проверенной за миллиарды лет эволюции, имеют большие перспективы практического применения в системах видеонаблюдения, медицинской эндоскопии и многих других приложениях.

Проект финансировался оборонным агентством DARPA и Национальным научным фондом США.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365