211service.com
Sfērisks kameras sensors
Mūsdienu digitālās kameras ir ievērojamas ierīces, taču pat vismodernākajām kamerām trūkst cilvēka acs vienkāršības un kvalitātes. Tagad pētnieki no Ilinoisas universitātes Urbana-Champaign ir izveidojuši sfērisku kameru, kas seko cilvēka acs formai un funkcijai, izveidojot ķēdi uz izliektas virsmas.
Acīs tas ir: Šī kamera sastāv no puslodes formas fotodetektoru masīva (balts kvadrāts ar zelta krāsas punktiem) un viena objektīva virs caurspīdīga globusa. Fotodetektoru masīva izliektā forma nodrošina plašu redzes lauku un augstas kvalitātes attēlus kompaktā iepakojumā.
Izliektajam sensoram ir īpašības, kas atrodamas acīs, piemēram, plašs redzes lauks, ko nevar izveidot digitālajās kamerās bez lielas sarežģītības. Džons Rodžerss , projekta vadošais pētnieks. Viņš saka, ka viena no ievērojamākajām [cilvēka acs iezīmēm] ir tā, ka tīklenes detektora virsma nav plakana kā digitālā mikroshēma kamerā. Tā rezultātā optika ir labi piemērota augstas kvalitātes attēlu veidošanai pat ar vienkāršiem attēlveidošanas elementiem, piemēram, atsevišķo radzenes lēcu.
Elektroniskās ierīces lielākoties ir veidotas uz stingrām, plakanām mikroshēmām. Taču pēdējo desmit gadu laikā inženieri ir izgājuši tālāk par stingrām mikroshēmām un izveidojuši shēmas uz saliekamām loksnēm. Pavisam nesen pētnieki ir spēruši soli tālāk par vienkāršu saliekamu elektroniku un uzlikuši augstas kvalitātes silīcija shēmas uz elastīgām, gumijai līdzīgām virsmām. Rodžers saka, ka stiepjamās ķēdes priekšrocība ir tā, ka tā var pielāgoties izliektām virsmām, savukārt saliekamās ierīces to nevar.
Sfēriskās kameras atslēga ir sensoru bloks, kas var izturēt aptuveni 50 procentus no sākotnējās formas, nesalaužot, ļaujot to noņemt no stingrās vafeles, uz kuras tā sākotnēji tika izgatavota, un pārnest uz gumijai līdzīgu virsmu. Lai to izdarītu, ir nepieciešams vairāk nekā tikai padarīt detektoru elastīgu, saka Rodžerss. Jūs nevarat vienkārši ietīt sfēru ar papīra lapu. Lai veiktu ģeometrijas transformāciju, jums ir nepieciešama stiepšanās spēja.
Masīvs, kas sastāv no sīku silīcija fotodetektoru kvadrātu kolekcijas, kas savienoti ar plānām polimēra un metāla lentēm, sākotnēji ir izgatavots uz silīcija plāksnītes. Pēc tam to ķīmiskā procesā noņem no vafeles un pārnes uz gumijas materiāla gabalu, kas iepriekš tika izveidots puslodes formā. Pārvietošanas laikā gumijas puslode ir izstiepta plakana. Kad masīvs ir veiksmīgi pielipis pie gumijas, puslode tiek atslābināta tās dabiskajā izliektajā formā.
Tā kā lentes, kas savieno mazās silīcija saliņas, ir tik plānas, tās var viegli saliekties, nesalaužot, saka Rodžerss. Ja divus no silīcija kvadrātiem saspiež ciešāk kopā, lentes sasprādzējas, veidojot tiltu. Viņš saka, ka tie var izturēt spriedzi, neizraisot nekādu izstiepšanos silīcijā.
Lai pabeigtu kameru, sensoru bloks ir savienots ar shēmas plati, kas savienojas ar datoru, kas kontrolē kameru. Masīvs ir pārklāts ar globusveida vāciņu, kas aprīkots ar objektīvu. Šajā iestatījumā sensoru bloks atdarina cilvēka acs tīkleni, bet lēca atdarina radzeni.
Izstiepjams siets: Kvadrātveida silīcija fotodetektori, kas savienoti ar plānām metāla un polimēra lentēm, ir uzstādīti uz puslodes formas gumijas virsmas. Silīcija salas savienojošo lentu elastības dēļ visa ierīce spēj pielāgoties jebkurai izliektajai formai.
Šī tehnoloģija vēsta par jaunas attēlveidošanas ierīču klases parādīšanos ar platleņķa skata laukiem, zemu izkropļojumu un kompaktu izmēru. Takao Someja , Tokijas universitātes inženierzinātņu profesors, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Es uzskatu, ka šis darbs ir īsts izrāviens stiepjamās elektronikas jomā.
Rodžerss nav pirmais, kurš izmanto stiepjama elektroniskā sieta jēdzienu, taču šis darbs izceļas ar to, ka tas nav ierobežots stiepšanai ierobežotos virzienos, tāpat kā citi stiepjami elektroniskie tīkli. Un, kas ir svarīgi, viņš ir pirmais elastīgais siets, kas ir ieviests mākslīgās acs kamerā.
Kameras izšķirtspēja ir 256 pikseļi. Pašlaik ir grūti uzlabot izšķirtspēju Ilinoisas universitātes ražošanas iekārtu ierobežojumu dēļ, saka Rodžers. Viņš saka, ka zināmā mērā tas ir nedaudz nomākts, jo jums ir šī glītā elektroniskā acs un viss ir pikseļots. Taču viņa komanda ir izvairījusies no problēmas, izmantojot citu bioloģijas piemēru. Cilvēka acs klīst no vienas puses uz otru, nepārtraukti tverot attēlu fragmentus; smadzenes sadala fragmentus kopā, lai izveidotu pilnīgu attēlu. Tādā pašā veidā Rodžersa komanda vada datorprogrammu, kas padara attēlus skaidrākus, interpolējot vairākus attēlus, kas uzņemti no dažādiem leņķiem.
Rodžers saka, ka vistiešākajā veidā šīs acs ābola kameras tiek izmantotas armijā. Viņš ierosina, ka vienkāršo, kompakto dizainu varētu izmantot attēlveidošanas tehnoloģijās šajā jomā. Un, lai gan elektroniskās acs jēdziens rada acu implantu attēlus, Rodžers saka, ka pašlaik viņš nesadarbojas ar citiem pētniekiem, lai padarītu šīs ierīces bioloģiski saderīgas. Tomēr viņš neizslēdz iespēju nākotnē.