Группа исследователей из Колумбийского университета разработала технологию изготовления эластичного покрытия, снабженного матрицей гибких линз и светочувствительными элементами, которое может превратить в цифровую камеру любой предмет повседневного использования. В этой «пленочной камере» используется упругая оптика и дальнейшее развитие данной технологии может однажды привести к появлению цифровых камер, размером и толщиной с кредитную карту, область охвата которых можно менять, просто изгибая их на определенный угол.
В последнее время исследователи добились немалых успехов в деле миниатюризации оптических элементов и светочувствительных датчиков, что позволяет использовать функции цифровых камер в массе новых ситуаций. Но то, что предлагают исследователи из Колумбийского университета, является совершенно новым подходом к цифровой съемке, съемке, производимой поверхностью абсолютно произвольного предмета.
Если на поверхности эластичного полимера создать массив из обычных твердых и неподвижных линз, имеющих фиксированное фокусное расстояние и направление, то в случае изгиба такого листа между областями охвата отдельных линз возникнут неохваченные снимком промежутки. Но в случае использования гибких линз изгибание матрицы приводит к изменению оптических свойств системы, что позволяет при ее помощи получить цельные изображения.
Матрица гибких оптических элементов, созданная колумбийскими исследователями, рассчитана таким образом, что эффективное фокусное расстояние каждой отдельной линзы меняется в зависимости от уровня ее деформации. Таким образом, при деформации матрицы в целом соответственно изменяется и область ее охвата. При этом, деформация матрицы может быть сколь угодно сложной и это практически не влияет на качество получаемых при ее помощи снимков.
Опытный образец гибкой камеры изготовлен из оптически прозрачного силикона, на поверхности листа которого создана матрица линз, размером 33 на 33 элемента. Изготовление такой матрицы весьма просто, жидкий силикон просто заливается в алюминиевую форму, откуда он легко извлекается после затвердевания. После такой «отливки» силиконовый лист приклеивается к листу прозрачного нейлона, а позади всего этого устанавливается цифровая камера Nikon D90, которая и делает снимки, на которых запечатлевается свет, преломленный изогнутыми линзами матрицы.
Проведенные испытания показали, что область охвата такого «гибкого матричного объектива» увеличивалась по мере увеличения его искривления, однако изображение оставалось цельным (не имело разрывов) даже когда матрица была согнута на угол в 52 градуса.
Учитывая ранний этап, на котором находятся данные исследования, не стоит ожидать появления тонких гибких камер в самом ближайшем будущем. Но ученые будут стремиться к этому и их следующим шагом станет изготовление полноценной широкоформатной гибкой матрицы, в которой помимо гибких оптических компонентов будут присутствовать и гибкие электронные компоненты, включая светочувствительные детекторы.
И когда все эти технологии будут доведены до ума, то им найдется множество областей применений. Такие гибкие камеры смогут быть установлены на поверхности кузовов автомобилей-роботов в любом месте, позволяя ликвидировать так называемые «слепые пятна», а камеры наружного видеонаблюдения могут стать практически незаметными для окружающих, ведь их можно будет обернуть вокруг фонарных столбов, наложить на поверхность стен зданий и расположить на поверхности любого другого объекта искусственного или естественного происхождения.
