Polymer Lens 结合人类与昆虫优点的複眼相机镜头

2020/06 08 16:33

Polymer Lens 结合人类与昆虫优点的複眼相机镜头
在不远的未来,也许你的手机上会看到这颗複眼镜头,它将有更广角的视野、更快的感光速度,却不会让画面变形,结合人类眼睛的高解析度;原意是用在医疗的内视镜镜头,但更多人认为它的真正市场在手机上。

首先,我们先来知道昆虫的眼睛与我们人类有何不同?人类眼球优点是影像解析度高/时间解析度低,也就是人类对于影像的解析相当高,但时间解析度指的就是分辨动画的速度约是24格,当每秒有24幅图画在连续变动时,就是人类差不多看不到一张张图片变化的速度(24fps)。
Polymer Lens 结合人类与昆虫优点的複眼相机镜头

而多数昆虫具备複眼结构(由许多单眼所组成),牠们反而是影像解析度低/时间解析度高,虽然影像解析度比人类差很多,却能提供广阔的视野角度,并且可快速计算自己与外界物体的方位、距离,能够有效快速反应。一般来说昆虫複眼的时间解析度是人类的10倍,所以我们移动在昆虫眼里犹如10倍慢动作;换个方式说,像传统的日光灯或是冷阴极管电视机,对人类来说是一直亮着物体,但对昆虫来说是一直明暗明暗的状态,这个状态连「闪烁」都谈不上,可能像我们关了灯10秒后再开灯的感觉。
Polymer Lens 结合人类与昆虫优点的複眼相机镜头

美国多所大学研究团队发现,若将昆虫複眼的优点结合人类眼睛的高解析度,将有助于在医学内视镜手术上的进步,各团队也着力开发出一款複相机镜头(资料主要来源注明为Ohio State University)。

镜头由複合式材组成,在一曲面上做出数个微型凸透镜(就如同昆虫的单眼),每一个凸透镜搭配一个感光元件,这些感光元件弯曲至与凸透镜相同,以消除影像失真的状态;而难度不仅是这个类似複眼的镜片,包含如何让感光元件弯曲并正确感光则是最为困难之处。
Polymer Lens 结合人类与昆虫优点的複眼相机镜头

目前构想是在曲面上打造180个凸透镜,相当于火蚁或是甲虫的单眼数量(蜻蜓有28000个单眼);而另外加入人类眼睛的优点,让每个凸透镜本身就会产生变化,改变凸透的曲面度,而感光元件依旧要能保持一定的距离接受感光并精确对焦,而不会产生轴外像差。
Polymer Lens 结合人类与昆虫优点的複眼相机镜头

但目前该产品还在实验阶段,包含镜头材料与机电技术都有待突破,未来将应用于医学内视镜的镜头,让医护人员透过医学器材有效判断病症,甚至是内视镜手术…等。但是真正量产的市场就是手机,多少人渴望有广角的拍摄角度,加上精準快速对焦系统,是吧!