Профессиональные фотографы используют специальные широкоугольные объективы тогда, когда им нужно охватить снимком как можно большую часть снимаемой сцены, а в том случае, если требуется получить более детальное и четкое изображение небольшого участка сцены, используются объективы с более узким углом обзора, но обеспечивающие более высокую разрешающую способность. Однако, новая оптическая система для камер, разработанная учеными и инженерами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, позволяет сделать широкоугольные снимки с беспрецедентно высокой разрешающей способностью. При этом, применяемая в этой системе единственная линза занимает всего лишь десятую часть объема линз профессионального широкоугольного объектива.
По сути, используемая в оптической системе линза является моноцентрической линзой (monocentric lens), имеющей две сильно изогнутые поверхности, обращенные вогнутыми сторонами друг к другу. Известно, что такие линзы обеспечивают весьма широкий угол обзора и дают возможность получить изображение с очень высокой разрешающей способностью. Это означает, что увеличивая масштаб сделанного с помощью такой линзы снимка, можно будет разобрать даже самые мелкие детали изображения. К сожалению, проецирование преломленных моноцентрическими линзами лучей света на поверхность плоского светочувствительного датчика приводит к возникновению искажений, которые крайне сложно убрать даже существующими современными цифровыми методами.
Но, инженеры из Калифорнийского университета успешно решили вышеописанную проблему моноцентрических линз. Добиться этого им удалось с помощью матрицы из оптоволокна, соединенного с моноцентрической линзой на одном конце и с плоской поверхностью светочувствительного датчика на другом конце. При этом, торцы волокон оптического волокна были отшлифованы не прямо, а под некоторым радиусом, что обеспечило максимально возможное прилегание оптического волокна к поверхности линзы.
Помимо найденного решения, ученым и инженерам пришлось преодолеть некоторые не очень значительные проблемы, возникающие на границе стыка поверхности линзы и оптоволокна, которые мешали получить качественно сфокусированное изображение.
Камера, обладающая новой сверхширокоуголной оптической системой, способна снимать сцены с расстояния от 0.5 до 500 метров, производя при этом изображения с чрезвычайно высокой разрешающей способностью. Изготовленная в настоящее время камера с новой оптической системой имеет разрешающую способность в 30 мегапикселей, а в ближайшем времени будет предпринята попытка создания камеры с разрешением в 85 мегапикселей, объектив которой будет иметь размер с грецкий орех.
После того, как разработанная исследователями технология будет доведена до уровня практического применения, такие камеры наверняка смогут использоваться в качестве камер смартфонов и другой портативной техники, такие камеры снабдят способностью широкоугольного зрения беспилотные летательные аппараты и исследовательские аппараты, действующие в открытом космосе или на поверхности других планет.
Источник