211service.com
Mobiltelefonkameraer, der zoomer
Mens hver generation af mobiltelefonkameraer optager flere megapixel, kan billederne stadig ikke matche kvaliteten af dem, der er taget med stand-alone kameraer. Hovedårsagen: objektivet. I et mobiltelefonkamera er de indlejrede linser frosset på plads uden mulighed for fysisk at zoome ind på et motiv.
Dette nye objektivdesign har zoomfunktionerne som et teleobjektiv på 40 millimeter langt, selvom det kun er 5 millimeter tykt. Tricket er at samle lys fra yderkanten (den mørke ring); reflekter det i linsen otte gange ved hjælp af spejle på forsiden og bagsiden; og fokuser den på en kamerasensor.
Men nu arbejder forskere ved University of California, San Diego (UCSD), sammen med det Illinois-baserede optikfirma Fjernt fokus , har udviklet en ny type linse, der kunne lade mobiltelefonkameraer tage nærbilleder. Joseph Ford , professor i elektro- og computerteknik ved UCSD, og hans gruppe har udviklet en fem millimeter tyk linse, der har kraften i et optisk system, der normalt er 40 millimeter langt. Gruppens nye design opsamler lys og reflekterer det i linsen for at opnå den fulde 40-millimeter optiske vej, og derefter fokuserer den lyset på kameraets sensor. Ford siger, at linserne ud over mobiltelefonkameraer kan bruges i enhver situation, hvor der er behov for et lille og let, men kraftigt kamera, fra et teleskop til et militært billedbehandlingssystem. Forskningen er finansieret af US Defense Advanced Research Projects Agency som en del af MONTAGE imager-programmet.
Forskningen er baseret på teknologi kaldet et foldet optisk system, som kan findes i nogle teleskoper i dag. I disse teleskoper bruges en række separate linser og spejle til at øge den afstand, som lyset rejser, før det når billedsensoren, en afstand kendt som brændvidden. Lys opsamles ved hjælp af en linse i den ene ende, reflekteres mellem spejle og fokuseres derefter på en sensor. Jo længere brændvidde et system har, jo større vil det endelige billede blive. Fords gruppe komprimerede denne idé til en ny tynd linse og designede den på en sådan måde, at lyset reflekteres inde i linsen otte gange, før de rammer sensoren.
For at gøre dette foretog forskerne ekstreme ændringer af en traditionel linse. Først brugte de diamantbearbejdning til at skære spejlflader ud af et linsemateriale kaldet calciumfluorid. Spejlene styrer lyset og ændrer dets vej, så alt lys konvergerer ind på kameraets sensor. For det andet har de belagt både forsiden og bagsiden af calciumfluoridet med spejle, så lyset reflekteres inde i linsen. Nøglen til at få denne linse til at fungere er præcis justering mellem spejlene, hvilket opnås ved at bearbejde dem alle fra et enkelt stykke .
Spejlet foran på linsen blokerer for omkring 90 procent af lyset i at trænge ind, siger Ford, som kan reducere kontrasten i et billede. Men selv med så meget lys blokeret, siger han, var gruppens kamera i stand til at præstere næsten lige så godt som en konventionel linse næsten ti gange så lang, hvilket giver billeder, der kun er lidt mindre skarpe end dem, der er lavet med et traditionelt kamera, hvor 100 procent af lyset fra et billede passerer gennem linsen.
Blokering af linsen, som gruppen har gjort, får en lille, sløret ring til at dukke op omkring et billede. Denne ring er dog cirka en mikrometer i diameter, og da de fleste af lyssensorerne i kameraer kun er følsomme over for en opløsning på to mikrometer, er ringen uopdagelig. Hvis du havde en perfekt detektor med uendelig opløsning, ville det være en katastrofe, siger Ford. Men det fungerer godt for den slags sensorer, som vi finder til [digitale kameraer].
UCSD-forskningen udnytter et velkendt optisk system, siger José Saisián , professor i optiske videnskaber og astronomi ved University of Arizona, i Tucson, men han indrømmer, at designet er unikt. Jeg synes, det har nogen fortjeneste, siger han. De tog denne idé, analyserede den godt, og den kan have nogle interessante anvendelser.
Ford erkender, at der var nogle ulemper ved gruppens oprindelige prototype. Den første prototype havde for eksempel en begrænset fokusdybde, hvilket betød, at alt omkring to tommer foran eller bag objektivets fokuspunkt vil virke sløret. Han siger dog, at hans team har udforsket forskellige-formede linser, der øger fokusdybden, og det har bygget succesfulde kameraprototyper. En anden, mindre prototype, ved hjælp af en skive skåret fra en rund linse, matchede dybdeskarpheden af det konventionelle kamera. Ford hævder, at tredje generations imager, som nu testes, bliver endnu mindre.