Odpowiednik owadziego oka o szerokim polu widzenia i dużej czułości na ruch

Wielosoczewkowe kamery cyfrowe gościły już na łamach benchmarku jako technologia Lytro lub jako projekty gigapikselowych kamer o szerokim polu widzenia. Tym razem prezentujemy wam inne podejście do tego zagadnienia. Widoczny na obrazu powyżej element optyczny to elektroniczna wersja złożonego oka, podobnego do tego, w jakie natura wyposaża owady. Takie oko zapewnia bardzo dużą głębię ostrości, a przede wszystkim jest bardzo wrażliwe na ruch.

Prototyp stworzony przez inżynierów z Uniwersytetu Illinois wykorzystuje 180 soczewek, co odzwierciedla złożoność oka mrówki ognistej lub kornika. Naukowcy chcą, by był on tak precyzyjny, jak oko ważki, a w tym celu konieczne będzie skonstruowanie wypukłego wielosoczewkowego oka złożonego z 20 tysięcy elementów.

Przy takiej liczbie soczewek osiągnięta zostanie rozdzielczość, dla której będzie można już mówić o odzwierciedleniu sposobu, w jaki naszym zdaniem widzą te niezwykłe owady.

Jak powstała taka wypukła powierzchnia z nałożonymi na nią soczewkami, z których każda widzi ostro w pełnym zakresie odległości (ostrość hiperfokalna) i ma szerokie pole widzenia? Z pomocą przyszły tu elastyczne materiały. Najpierw umieszczono soczewki oraz cieniutkie krzemowe fotodiody na płaskiej gumopodobnej powierzchni, na który naniesiono elastyczne połączenia, a następnie całość nadmuchano, podobnie jak balon, kształtując wypukłą powierzchnię złożonego oka.

Każda z soczewek wraz z towarzyszącymi jej elementami funkcjonuje tak jak fasetka - pojedynczy element oka złożonego. Jak podkreśla Luke Lee z Uniwersytetu Kalifornijskiego to pierwsze takie kompletne sztuczne owadzie oko.

Pole widzenia prototypowej soczewki to 160 stopni. Średnica soczewki wynosi około 1 centymetra.

Największą zaletą takiego układu optycznego jest już wspomniana wysoka zdolność do detekcji ruchu w otoczeniu. Nietrudno wymyślić zastosowania dla takich soczewek, choćby w systemach zabezpieczeń, ale również w tradycyjnych systemach obrazowania o bardzo szerokim polu widzenia bez wad optycznych w całym polu widzenia.

Oprócz prac nad wyższej rozdzielczości konstrukcjami, planowane jest także opracowanie systemu zmiennej geometrii (krzywizny) takiego sztucznego złożonego oka, co da efekt podobny do zmiany ogniskowej obiektywu w aparacie.

Źródło: University of Illinois at Urbana-Champaign, foto: John A. Rogers