Aparat cyfrowy o grubości 50 groszówki

W instytucie Frauenhofera powstał moduł kamery cyfrowej o grubości zaledwie 1,4 mm. Do jego opracowania wykorzystano mechanizm powstawania obrazu taki jak u wymarłych trylobitów.

Układy optyczne składające się z dziesiątek, a nawet setek malutkich obiektywów skierowanych w różnych kierunkach, które łącznie dają wynikowy obraz, nie są czymś nowym. Na takiej zasadzie działają złożone oczy owadów, które są zbudowane z dziesiątek malutkich fasetek (soczewek tworzących obraz). Każda z nich rejestruje część obrazu, a wszystkie fragmenty razem tworzą obraz - niestety niezbyt doskonały.

Jednak w przeszłości istniały trylobity, organizmy, których oczy, podobnie jak u owadów, zbudowane były z wielu soczewek, choć w tym przypadku były one znacznie większych rozmiarów. Pozwalało to każdej soczewce rejestrować nie pojedynczy punkt obrazu, ale spory jego fragment. Dzięki temu możliwe było osiągnięcie lepszej rozdzielczości widzenia przy jednocześnie mniej skomplikowanej budowie oka. Podobnie zbudowane oczy odkryto pod koniec XX wieku u jednego z gatunków os.

Konstrukcję złożonego oka, tak jak u trylobitów, próbuje się wykorzystać do skonstruowania supercienkich kamer wideo. Prace prowadzone są już od wielu lat, ale jak dotąd nie udało się opracować urządzenia, które miałoby szansę na komercjalizację. Sukces taki może odnieść grupa Andreasa Brücknera z Instytutu Optyki Stosowanej i Inżynierii Precyzyjnej Frauenhofera w Jenie. Skonstruowaną przez nich kamerę można wytwarzać za pomocą technik fotolitograficznych.

Kamera ma grubość 1,4 mm - czyli mniej więcej tyle, co karta płatnicza lub moneta 50 groszowa - oraz rozdzielczość zbliżoną do VGA. To niewiele, ale prowadzone są już prace nad zwiększeniem rozdzielczości do 1 Mpix - kosztem grubości większej jedynie o 0,1 mm. Także i ta wartość nie robi wrażenia, stosowane bowiem dzisiaj w aparatach moduły mają rozdzielczość nawet kilkunastu megapikseli. Jednak do wielu zastosowań spokojnie wystarczy rozdzielczości rzędu 1 MPix, a nie do przecenienia jest również wysoka jakość obrazu jaką oferuje nowatorska konstrukcja. Z drugiej strony istniejący już moduł VGA można będzie zmniejszyć do grubości mniejszej niż 1 mm.

Dla porównania, jednoobiektywowe układy optyczne, konstruowane na potrzeby urządzeń mobilnych, mają około 3 mm grubości lub więcej. Zaletą kamery bazującej na zasadzie złożonego oka jest relatywnie szerokie pole widzenia oraz duża jasność układu optycznego przy bardzo niewielkich rozmiarach. Opracowana w Jenie kamera oferuje pole widzenia 58 stopni na 46 stopni.

Jak działa ta kamerka? Wykonuje 221 miniaturowych zdjęć, każde o boku 39 pikseli, które następnie składa się w jeden obraz o rozdzielczości 700 x 550 pikseli. Podobne mechanizmy stosowano wcześniej, ale w przeciwieństwie do zastosowanej tutaj techniki sklejania zdjęć, która nie stanowi wysiłku dla procesorów w dzisiejszych smartfonach, wcześniej zdjęcia były łączone z wykorzystaniem techniki super-rozdzielczości. Polega ona na wykonaniu kilku zdjęć przesuniętych o ułamek piksela tak, aby otrzymać finalny obraz o większej rozdzielczości i ostrości niż pozwala na to specyfikacja kamery. Taka technikę wykorzystano między innymi w teleskopie Hubble.

Łączenie zdjęć, podobnie jak w przypadku panoramy, nie jest wielkim problemem. W tym przypadku jest to nawet prostsze zadanie, bo zdjęcia są idealnie ułożone. Prototypowa kamera jest w stanie nagrywać wideo z prędkością 13 klatek na sekundę. Zespół badawczy z Jeny uważa, że nic nie stoi na przeszkodzie, aby poprawić ten parametr do 30 klatek na sekundę, co zapewni w pełni płynny obraz.

Czy ten pomysł znajdzie praktyczne zastosowanie? Jak w przypadku wielu wynalazków, na odpowiedź musimy poczekać. Nawet jeśli nie trafi do smartfonów, to niewielka grubość kamery daje niezwykłe perspektywy zastosowań, na przykład jako dodatkowe oczy robotów umieszczane na końcu manipulatora. Nietrudno wyobrazić sobie także wbudowany w kartę płatniczą układ, który będzie w stanie rozpoznać na przykład właściciela lub kod kreskowy.

Źródło: NewScientist

Polecamy artykuły:
Kingston vs GoodRAM - O/C pamięci na AMD AM3	Dla każdego coś dobrego - test sześciu kombajnów	Cyborg Rat 7 - myszka jak robot