Urządzenie przetwarzające obraz jak ludzkie oko

Urządzenie przetwarzające obraz jak ludzkie oko

Amerykańscy naukowcy z University of Illinois i Northwestern University skonstruowali urządzenie przetwarzające obraz, wzorowane na budowie ludzkiego oka. Półkolisty aparat wykorzystuje matrycę z monokrystalicznych detektorów krzemowych ułożonych w rozciągalną, połączoną siatkę.

„Powierzchnie odwzorowane konforemne za pomocą rozciągliwych powłok, zapewniają łatwy sposób przeniesienia dobrze rozwiniętych technologii płaskich urządzeń na złożone krzywoliniowe obiekty.” - John Rogers, profesor University of Illinois. „Podejście to pozwoliło nam umieścić elektronikę tam, gdzie dotąd nie było to możliwe.” – dodał Rogers. „Możemy teraz, po raz pierwszy, wyjść poza ograniczenia tradycyjnych płytek półprzewodnikowych.”

Projekt aparatu wzorowany jest na budowie ludzkiego oka, które wykorzystuje prostą, pojedynczą soczewkę oraz półkolisty detektor. Składa się z detektora przykrytego półkolistą osłoną oraz soczewki, a swym kształtem, wielkością i budową przypomina ludzkie oko.

Budowę aparatu naukowcy rozpoczęli od ukształtowania cienkiej, półkolistej gumowej membrany, którą następnie rozciągnęli tak, by uzyskać płaską błonę bębenkową. Następnie, prefabrykowana matryca detektorów wraz z elektroniką zostaje przeniesiona z konwencjonalnej krzemowej płytki na naprężoną membranę z błony bębenkowej.

Gdy naprężenie znika, membrana powraca do swego oryginalnego kształtu. Proces ten powoduje skompresowanie matrycy detektorów powodujące oddzielenie się od powierzchni gumy specjalnie zaprojektowanych połączeń elektrycznych, które formują się w łuki umocowane na końcach do pikseli detektora. Deformacje te akomodują naprężenia związane z transformacją powierzchni płaskiej w półkolistą bez ściskania krzemu.

Tak przygotowana matryca jest następnie nadrukowywana na specjalnie dopasowane półkoliste szklane podłoże. Całości dzieła dopełnia zamocowanie soczewki oraz zewnętrznej elektroniki.

Od 20 lat naukowcy próbują skonstruować aparat według tego schematu, nikomu jednak się dotąd nie udało. „Symulacje optyczne oraz analiza obrazu wskazują, że systemy takie zapewniają znacznie szersze pole widzenia, bardziej jednolite oświetlenie oraz mniejsze aberracje w porównaniu do klasycznych płaskich aparatów wyposażonych w zbliżoną optykę.” – powiedział Rogers.

(lk)