Высокие технологии Южной Кореи: победа над дисторсией

Высокие технологии древней науки

Новая оптическая система изготовлена из простых в изготовлении оптических элементов и стоит около $100. Широкоугольный объектив разрабатывался специально для использования в системах безопасности, однако может найти и другие области применения.

Новая камера уже появилась на рынке – ее коммерческим распространением занимается компания Nanophotonics. Компания создана специально для распространения новой перспективной технологии руководителем группы ученых, разработавших новую оптическую систему, сотрудником южнокорейского университета Хонам (Honam University) Гин-Иль Кваном (Gyeong-il Kweon).

Широкоугольные и сверхширокоугольные объективы известны давно и широко используются на практике – в частности, в дверных «глазках». Фактически, примером такой системы является любой отражающий свет выпуклый предмет – например, серебряная ложка.

Известен объектив «рыбий глаз», обладающий очень большим полем зрения и использующийся в научных приложениях. Однако сверхширокоугольные системы существенно искажают изображение – например, прямые линии в них становятся кривыми, а также искажают расстояния и пропорции, делая изображения метрически недостоверными.

Это, в свою очередь, затрудняет их применение в системах оперативного контроля и мониторинга. Новый объектив лишен как раз этого недостатка.

В основе решения, предложенного южнокорейскими учеными – использование зеркально-линзовой оптической системы, ключевым элементом которой является коническая зеркальная поверхность. Свет проходит сквозь куполообразную линзу из поликарбоната, представляющую собой внешний корпус системы, затем отражается от конической поверхности и попадает на конечный оптический элемент системы – преломляющую линзу, которая направляет световой поток на светоприемник (видеокамеру).

Дверной глазок DVD-разрешения

Оптическая система позволяет камере обеспечивать высокое качество изображения, сравнимое с качеством DVD или HDTV изображений. Низкий уровень геометрических искажений (дисторсия не превышает 1%) позволяет при необходимости увеличивать нужный фрагмент изображения и «путешествовать» по контролируемому помещению с помощью функции перемещения поля зрения (pan).

Поле зрения камеры достигает 151^o (поле зрения человеческого глаза составляет около 46^o), вес – 154 г, высота – 105 мм, диаметр – 118 мм, стоимость - $105. Аналогичная микрокамера для специальных приложений стоит $147. Широкоугольные камеры с коррекцией искажений известны и сегодня, однако они сложны в производстве, громоздки и стоят на порядок больше – свыше $1 тыс.

Изобретатели полагают, что наиболее перспективной областью применения такой камеры является использование в системах охраны помещений – офисов, складских комплексов, оборонных и особо опасных объектов. В этом случае камера может крепиться на потолке при помощи специального кронштейна.

Возможны и иные области применения – вплоть до использования в роботах, предназначенных для исследования загадочных и до сих пор недостаточно изученных сооружений древности. Очень полезной она окажется для создателей роботов и автономных навигационных систем – метрическая достоверность получаемых изображений, простота, дешевизна и компактность камеры значительно упростит роботам ориентировку в пространстве.

В настоящее время камера предназначена для использования в закрытых помещениях, однако возможен и ее «всепогодный» вариант. Создание на основе новой схемы инфракрасного объектива позволит создавать круглосуточные системы мониторинга.

Разумеется, новая система не лишена недостатков. Светоприемник закрывает часть поля зрения. В большой куполообразной линзе возможно появление бликов при попадании на нее прямых лучей от мощных осветительных источников. Во избежание последнего рекомендуется закреплять камеру под осветительными приборами. Создан также вариант системы, в котором отсутствует диафрагмирование части поля зрения – правда, пока что он обладает несколько меньшим (120^o) полем зрения. Изобретатели продолжают работать над дальнейшим совершенствованием перспективной оптической системы.

Красивое изобретение южнокорейских оптиков позволяет также понять одну из основных особенностей современных высоких технологий – они далеко не всегда связаны только лишь с «модными» сегодня направлениями в технике и с масштабными инвестициями в них. Зеркально-линзовые системы и конические зеркала известны давно, однако долгое время не находили широкого применения из-за присущих им недостатков.

Заслуга южнокорейских изобретателей – в том, что они нашли именно ту область применения, где именно такие системы нужны сегодня. Это наглядно свидетельствует о том, что даже самые «изученные» области науки и техники обладают неисчерпаемым потенциалом не только для творчества, но и для эффективной коммерциализации полученных результатов. Понимание этой особенности современной техники очень важно сегодня и для отечественных ученых и инженеров.

Максим Рахманов / RND.CNews