211service.com
Fotoaparáty pro mobilní telefony, které zoomují
I když každá generace fotoaparátu mobilního telefonu zachytí více megapixelů, snímky stále nemohou odpovídat kvalitě snímků pořízených samostatnými fotoaparáty. Hlavní důvod: čočka. Ve fotoaparátu mobilního telefonu jsou vestavěné čočky zamrzlé na místě, aniž by bylo možné objekt fyzicky přiblížit.
Tento nový design objektivu má schopnosti zoomu teleobjektivu dlouhého 40 milimetrů, i když je pouze 5 milimetrů tlustý. Trik je sbírat světlo z vnějšího okraje (tmavý prsten); odrážet jej v čočce osmkrát pomocí zrcadel na přední a zadní straně; a zaostřete na snímač fotoaparátu.
Nyní však vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu (UCSD) spolupracují s optickou společností se sídlem v Illinois Zaměření na dálku , vyvinuli nový typ objektivu, který by umožnil fotoaparátům mobilních telefonů pořizovat snímky zblízka. Josef Ford , profesor elektrotechniky a počítačového inženýrství na UCSD, a jeho skupina vyvinuli pětimilimetrovou čočku, která má výkon optického systému, který je obvykle dlouhý 40 milimetrů. Nový design skupiny shromažďuje světlo a odráží ho v objektivu, aby získal celou 40milimetrovou optickou dráhu, a poté zaostřuje světlo na snímač fotoaparátu. Ford říká, že čočky by mohly být kromě fotoaparátů mobilních telefonů použity v jakékoli situaci, kdy je potřeba malá a lehká, ale výkonná kamera, od dalekohledu po vojenský zobrazovací systém. Výzkum financuje US Defense Advanced Agentura pro výzkumné projekty v rámci programu MONTAGE imager.
Výzkum je založen na technologii zvané skládaný optický systém, kterou dnes najdeme v některých dalekohledech. V těchto dalekohledech se používá řada samostatných čoček a zrcadel ke zvýšení vzdálenosti, kterou světlo urazí, než dosáhne zobrazovacího senzoru, což je vzdálenost známá jako ohnisková vzdálenost. Světlo se shromažďuje pomocí čočky na jednom konci, odráží se mezi zrcadly a poté se zaostřuje na senzor. Čím delší je ohnisková vzdálenost systému, tím větší bude výsledný obraz. Fordova skupina zkomprimovala tento nápad do nové tenké čočky a navrhla ji tak, aby se světlo odráželo uvnitř čočky osmkrát, než dopadlo na snímač.
Za tímto účelem vědci provedli extrémní úpravy tradiční čočky. Nejprve použili diamantové obrábění k vyřezání zrcadlových povrchů z materiálu čočky zvaného fluorid vápenatý. Zrcátka řídí světlo a mění jeho dráhu tak, aby se veškeré světlo sbíhalo na senzor fotoaparátu. Za druhé, pokryli přední i zadní stranu fluoridu vápenatého zrcadly, takže světlo se odráží uvnitř čočky. Klíčem k tomu, aby tato čočka fungovala, je přesné zarovnání mezi zrcadly, čehož je dosaženo jejich obráběním z jednoho kusu. .
Zrcadlo na přední straně objektivu blokuje zhruba 90 procent světla pronikat, říká Ford, což může snížit kontrast obrazu. Nicméně i s tak velkým množstvím světla blokovaného, říká, byl fotoaparát skupiny schopen fungovat téměř stejně dobře jako konvenční objektiv, téměř desetkrát tak dlouho, a produkoval snímky, které jsou jen o něco méně ostré než snímky vytvořené pomocí tradičního fotoaparátu, ve kterém 100 procent světla z obrazu prochází čočkou.
Zablokování čočky, jak to udělala skupina, způsobí, že se kolem obrazu objeví malý, neostrý kroužek. Tento prstenec má však průměr asi mikrometr, a protože většina světelných senzorů ve fotoaparátech je citlivá pouze na rozlišení dva mikrometry, prstenec je nedetekovatelný. Kdybyste měli dokonalý detektor s nekonečným rozlišením, byla by to katastrofa, říká Ford. Ale funguje to dobře pro druhy senzorů, které bychom našli pro [digitální fotoaparáty].
Výzkum UCSD využívá dobře známý optický systém, říká José Saisián , profesor optických věd a astronomie na University of Arizona v Tucsonu, ale připouští, že design je jedinečný. Myslím, že to má nějakou zásluhu, říká. Vzali tento nápad, dobře ho analyzovali a může mít zajímavé aplikace.
Ford uznává, že původní prototyp skupiny měl určité nevýhody. První prototyp měl například omezenou hloubku ostrosti, což znamenalo, že cokoli přibližně dva palce před nebo za zaostřovacím bodem objektivu bude vypadat rozmazaně. Říká však, že jeho tým prozkoumal různě tvarované čočky, které zvyšují hloubku ostrosti, a postavil úspěšné prototypy fotoaparátů. Druhý, menší prototyp, využívající řez z kulaté čočky, odpovídal hloubce ostrosti konvenčnímu fotoaparátu. Ford tvrdí, že třetí generace imageru, který se nyní testuje, bude ještě menší.