Бионический глаз послужит для бытовой электроники

Свет, преломлённый изогнутой линзой и спроецированный на ровную поверхность, искажает изображение – для его корректировки необходима группа других линз, которые бы компенсировали это искривление.

Всё это, конечно, осуществимо, но приводит к значительному удорожанию оптической составляющей камер, фотоаппаратов и аналогичных устройств.

Однако в природе есть более совершенный механизм – человеческий глаз. В нём только одна "линза" и никакого искажения: изображение фиксируется изогнутой (а не плоской) сетчаткой.

Джон Роджерс (John Rogers) из университета Иллинойса в Урбане-Шампейн (University of Illinois at Urbana-Champaign) и его коллеги решили в очередной раз попытаться воспроизвести эту элегантную схему.

Напомним, что попытки создания "бионического" глаза предпринимаются регулярно. В частности, мы уже подробно рассказывали о прототипе имплантата, разработанном учёными из Стэнфорда.

Но группа Роджерса нацелилась именно на потребительскую адаптацию – в оптических устройствах. "Это позволит создать невиданные ранее электронные приборы", — считают авторы работы.

Основной проблемой таких устройств является неэластичность искусственных "сетчаток", которые зачастую просто рвутся.

Американцы предложили использовать для решения этой задачи сетку из кремниевых фотодетекторов (пикселей), соединённых тончайшей металлической проволокой. С целью обеспечения гибкости и придания полусферической формы вся конструкция покрыта полиимидной плёнкой (polyimide plastic).

"Применение гибких кремниевых линз открывает весьма широкие перспективы для создания оптоэлектронных устройств различных форм и размеров", — полагает доктор Роджерс.

Даго де Леув (Dago de Leeuw) из Philips Research Laboratories называет технологию "настоящим прорывом", поскольку "возможности её использования ограничены лишь характеристиками электронных сенсоров".

А Такао Сомея (Takao Someya) из университета Токио (University of Tokyo), так же работающий в данной области, считает, что "бионическая" камера может быть использована и в имплантатах.

Принципы функционирования новинки достаточно просты. Две крошечные капли воды расположены в цилиндре внутри объектива. Из-за естественного поверхностного натяжения они принимают особую форму. Когда капли подвергаются воздействию звуковой волны, возникают колебания с частотой до 100 тысяч герц. Это позволяет очень быстро изменять "геометрию" их поверхности, что приводит к изменению фокусного расстояния жидких линз и, следовательно, фокусировке изображения, получаемого сенсором. Путем изменения частот команде удалось создать методы для захвата сфокусированных и несфокусированных изображений. Программное обеспечение отфильтровывает несфокусированные изображения из общего потока. Стоит отметить, что данная технология исключает использование крупных движущихся частей внутри объектива.

Преимуществом разработки является то, что для генерации звуковой волны требуется очень малое количество энергии. Кроме этого новая технология позволяет достичь высокой точности фокусировки. Так как колебания жидких линз происходят 100 тысяч раз в секунду, теоретически становится возможным сохранить при съемке такое же количество кадров, вследствие того, что во время каждого колебания фотографируемый объект попадает в фокус.

Сейчас, используя опытный образец, ученые могут фотографировать со скоростью 250 кадров в секунду, что на 190 кадров в секунду выше, чем при записи HD-видео 1080p.

Большинство аналогичных решений используют для перефокусировки другие методы. Линзы компании Varioptic, например, применяют технологию Electrowetting, позволяющую изменять форму капли воды с помощью электрических импульсов, также без применения движущихся частей. В то же время специалисты Политехнического института Ренсселера ранее показали еще одну технологию, позволяющую создавать жидкие линзы. Речь идет о управлении геометрией капель воды с наночастицами при помощи магнитного поля. Важным отличием нового способа является то, что форма капли при съемке меняется постоянно, в то время как, например, электрические импульсы меняют форму капли только при перефокусировке.