Si alguna vez ha intentado tomar una foto en un restaurante oscuro, sabe que es difícil obtener una imagen clara y de calidad. En el futuro, las cámaras podrían no tener dificultades en estas condiciones gracias a un método recientemente desarrollado para esféricamentecurvar los sensores de imagen plana que se encuentran en las cámaras digitales de hoy.
"Nuestro enfoque para curvar sensores de imagen disponibles comercialmente podría permitir tener una nueva clase de cámara que sería muy pequeña, pero con una calidad de imagen que sería comparable a los sensores de imagen que se encuentran en cámaras mucho más grandes", dijo Brian Guenter,líder del equipo de investigación de Microsoft. "Además de mejorar las cámaras de los consumidores, los sensores curvos podrían usarse para crear mejores cámaras para vigilancia, pantallas montadas en la cabeza y avances en la navegación autónoma de vehículos".
La mayoría de las cámaras actuales usan lentes hechas de múltiples elementos ópticos que corrigen varios errores ópticos o aberraciones, y que también manipulan la imagen para que pueda ser detectada por un sensor plano. Usando un sensor de imagen curvo, en lugar de plano.significa que los elementos ópticos tienen que hacer menos trabajo para corregir y aplanar la imagen, lo que permite utilizar menos elementos ópticos. Esto no solo se traduce en lentes más pequeños, más rápidos y menos costosos, sino que también facilita la mejora de otras propiedades de los componentes ópticos..
"Cuando se utilizan sensores curvos, es posible corregir aberraciones de una manera mucho más eficiente, lo que facilita la creación de lentes de ángulo muy amplio que producen imágenes nítidas en todo el campo de visión o la creación de lentes rápidos que producen mejores imágenes enpoca luz ", dijo Neel Joshi, miembro del equipo de investigación." También es más sencillo hacer cámaras que muestren una iluminación uniforme en toda la imagen ".
en el diario The Optical Society Óptica Express , investigadores del laboratorio de investigación y desarrollo de Microsoft HRL Laboratories LLC, informan que su nuevo método puede crear sensores de imagen con una curvatura esférica tres veces mayor que la informada anteriormente. Han podido incorporar uno de los sensores en un prototipoEn comparación con las cámaras de cámara réflex de lente única SLR comerciales de gama alta de hoy en día, la cámara con el nuevo sensor produjo imágenes de mayor resolución en todo el campo de visión.
"Aunque los beneficios del uso de sensores curvos se conocen desde hace algún tiempo, nuestro trabajo ahora hace que sea práctico crear cámaras con sensores curvos", dijo Richard Stoakley, miembro del equipo de investigación ". Agregar curvatura esférica a unEl sensor de imagen de la plataforma se puede hacer a un costo razonable y de una manera que muestre beneficios significativos "
Creando la cámara ideal
El nuevo enfoque para crear sensores curvos surgió de una pregunta que los investigadores se hicieron hace siete años: "¿Cómo sería una cámara ideal?" Decidieron que una cámara así tomaría fotos con muy poca luz, sería muy pequeña,y produce imágenes extremadamente nítidas.
"En ese momento, no era posible hacer una cámara como esa", dijo Guenter. "Pensamos que si pudiéramos mejorar la óptica de una cámara creando una lente más rápida, podríamos usar un sensor más pequeño mientras seguimos reuniendosuficiente luz para obtener una buena imagen. Eso nos motivó a comenzar a investigar sensores curvos como una forma de lograr un rendimiento revolucionario ".
Para hacer sensores curvos, los investigadores colocaron sensores individuales cortados de una oblea de sensor de imagen CMOS diluida en moldes hechos a medida y luego usaron presión neumática para empujar cada sensor hacia el molde. Otros intentos de curvar un sensor generalmente han implicado el pegadolos bordes hacia abajo y tratando de presionar el centro del sensor. Sin embargo, esto crea puntos de alto estrés que hacen que el sensor se rompa antes de alcanzar el nivel de curvatura objetivo.
Los investigadores persuadieron significativamente más curvatura de los sensores al dejarlos flotar libremente durante el proceso de flexión, lo que permitió que las tensiones se disiparan gradualmente. También utilizaron un molde de forma especial que construye muy lentamente tensión alrededor de los bordes del chip al presionarloMicrosoft contrató a HRL Laboratories, que tiene capacidades y equipos de fabricación de semiconductores, para ayudar a resolver algunos de los desafíos físicos específicos involucrados en doblar los sensores.
"Este trabajo involucró grandes cantidades de experimentación", dijo Joshi. "Cada superficie involucrada debe tratarse cuidadosamente para exhibir las propiedades exactas necesarias para que el sensor termine con la cantidad correcta de estrés sin romperse".
Las pruebas mostraron que curvar los sensores no cambiaba ninguna de sus características eléctricas o de imagen. Cuando se usaba en una cámara prototipo con una lente f / 1.2 especialmente diseñada, un sensor curvo exhibía una resolución más del doble que la de un SLR de alta gamacámara con una lente similar. Hacia los bordes de la imagen, el sensor curvo era aproximadamente cinco veces más nítido que la cámara SLR.
Aunque la mayoría de las cámaras exhiben una detección de luz disminuida alrededor de las esquinas del sensor de imágenes, los investigadores demostraron que los sensores curvos casi no perdieron luz. Esta fue una mejora significativa en comparación con la disminución de alrededor del 90 por ciento medida para la cámara SLR comercial.
"Demostramos que puede tomar un sensor estándar, curvarlo y mejorar drásticamente el rendimiento del sistema óptico", dijo Guenter. "Esto se puede hacer con costos relativamente bajos y efectivamente sin inconvenientes".
sensores curvos para teléfonos móviles
Aunque la cámara prototipo reportada en el documento es aproximadamente del tamaño de una cámara de consumo pequeña, los investigadores dicen que las lentes podrían ser lo suficientemente pequeñas para teléfonos móviles y tabletas. También debería ser posible construir máquinas que pudieran producirlas en masasensores curvos, que permiten incorporar el procesamiento adicional a la fabricación de sensores existente de una manera que se amortizaría bien en la producción en volumen.
Los investigadores ahora están trabajando para ver si las mejoras adicionales pueden producir sensores con aún más curvatura. También quieren experimentar con sensores curvos que operen en longitudes de onda infrarrojas, lo que podría ser útil para telescopios, mapeo espacial 3D, autenticación biométrica y varios científicosAunque advierten que es poco probable que los productos comerciales con sensores curvos estén disponibles pronto, están interesados en trabajar con otras compañías para mejorar aún más los sensores y realizar las pruebas de robustez que serían necesarias para prepararse para la producción en masa..
"Creo que hemos abierto la puerta a una clase de lentes completamente nueva", dijo Stoakley. "Estoy emocionado de ver cómo nuestro grupo y otros usan sensores curvos para lograr aún más mejoras en la calidad de la cámara a través del diseño innovador de lentes."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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