Naukowcy opracowali nowy typ matrycy, która jest wklęsła jak powierzchnia siatkówki w oku człowieka.

Obraz, skupiany przez soczewkę na wklęsłej powierzchni, jest ostrzejszy (fot. mspoweruser.com)

Naukowcy Microsoftu nie odkryli Ameryki. Fakt, że soczewki gorzej skupiają światło, padające na płaską powierzchnię (a takie są wszystkie dotychczasowe matryce światłoczułe), niż na powierzchnię wklęsłą (taką jak np. siatkówka w naszych oczach), jest znany fizykom, specjalizującym się w optyce od dawna.

Problem polega na tym, że obraz odwzorowywany przez soczewkę charakteryzuje się brakiem ostrości na brzegach światłoczułej, płaskiej matrycy. Oczywiście we współcześnie stosowanych układach optycznych jakie znajdują się we wszelkich aparatach i kamerach, stosuje się skomplikowane systemy soczewek i innych elementów optycznych znoszących tę niedogodność. W efekcie ostrość jest względnie taka sama w całym kadrze. Przy czym słowo „względnie” ma kluczowe znaczenie, bowiem fakt, że równomiernie ostry obraz jest odwzorowywany na płaskiej matrycy, wiąże się ze spadkiem ilości informacji. Dzieje się tak ponieważ każda dodatkowa soczewka lub inny element optyczny kompensujący brak ostrości powoduje też częściowe zatrzymanie fotonów (czyli informacji o obrazie).

Rozwiązanie zaproponowane przez badaczy z Microsoftu jest o tyle interesujące, że pozwala upiec dwie pieczenie na jednym ogniu. Po pierwsze, wygięcie matrycy niweluje brak ostrości w niektórych jej obszarach. Po drugie, pozwala uprościć cały układ optyczny przyszłych aparatów (kompensacja negatywnego efektu związanego z płaską matrycą nie jest potrzebna, gdyż on sam już nie występuje).

Uproszczenie optyki w aparacie z wklęsłą matrycą umożliwi produkcję jeszcze mniejszych podsystemów fotograficznych w urządzeniach mobilnych, a same zdjęcia będą ciekawsze i pełniejsze niż te wykonywane nawet przez najlepsze układy z płaską matrycą. Mniej elementów pośredniczących na drodze światła odbijanego od kadrowanego obrazu oznacza, że więcej informacji (więcej fotonów) trafi na warstwę światłoczułą aparatu i zostanie utrwalonych.

Ewentualnie inną zaletą stosowania wklęsłego elementu światłoczułego w aparacie/kamerze cyfrowej jest to, że projektanci optyki mogą skupić się na poprawieniu pozostałych parametrów optycznych wpływających na jakość zdjęć: zwiększeniu rozdzielczości, poprawie jasności optyki, likwidacji bądź znacznej redukcji aberracji chromatycznych, wyeliminowaniu zniekształceń (dystorsji), a wszystko to przy redukcji złożoności i kosztu konstrukcji całego układu.

Microsoft jako pierwszy wpadł na pomysł użycia pneumatyki do mechanicznych przekształceń elementów światłoczułych (fot. The Optical Society)

Skoro jednak zalety krzywizny (wklęsłości) elementu światłoczułego są tak dobrze znane, czemu do tej pory nikt nie podjął wyzwania? Kłopot w tym, że wygięcie monokrystalicznej struktury krzemowej sensora światłoczułego nie jest proste. Wiele firm próbowało tego dokonać, uzyskując jedynie pęknięcia struktury, bądź deformacje uniemożliwiające dalsze zastosowanie przekształconej warstwy światłoczułej. Osiągnięcie naukowców Microsoftu polega na innowacyjnej technice odkształcania struktury elementów światłoczułych, wykorzystującej ciśnienie i pneumatykę. Dzięki oddziaływaniu mechanicznemu samego gazu unika się deformacji mechanicznych w warstwie podłoża, na którym matryca jest osadzona.

Opracowana przez Microsoft technika wytwarzania wklęsłych matryc ma też tę zaletę, że pozwala produkować matryce znakomitej jakości (w sensie optycznym) znacznie niższym kosztem niż dotychczas. Kiedy możemy spodziewać się wklęsłych, super ostrych matryc w smartfonach, aparatach i innych urządzeniach pozwalających na optyczne utrwalanie otaczającego nas świata? Za wcześnie by prognozować rynkowy debiut. Projekt wciąż jest na etapie badań naukowych, ale rezultaty są bardzo obiecujące.

 

Źródło: chip

Polecane: