Видящая ткань строит картинку без классической оптики


Обычно для получения изображения помимо чувствительного элемента нужен объектив. И если мы хотим незаметно встроить камеру в одежду, нам только и остаётся, что уменьшать размер матрицы и оптики. Однако американские учёные показали, что возможен прямо противоположный и несколько парадоксальный путь: нужно увеличить фотоаппарат до размеров одежды.

Интересно

Знаете ли вы, что ...

Знаете ли вы, что вода может замерзнуть и при температуре всего … двадцать градусов по Цельсию. Для этого необходимо, чтобы в воде присутствовал метан, который в сочетании с ней может образовывать газовый гидрат. Стремясь занять всё больший объем, молекулы метана «оттесняют» молекулы воды. Результатом такой активности становится снижение внутреннего давления воды и рост температуры замерзания

Смотрите также

  • Боевой баллон останавливает ... Пребывающий в шоке, истекающий кровью человек, которого пуля про ...   подробно
  • Ультразвуковые манжеты подо ... Тактическая роль солдата и стоимость его подготовки постоянно ра ...   подробно
  • Для глаза CCNVD ночью все к ... "Режь красный провод!" — одна из расхожих фраз типичного боевика ...   подробно
  • Россия создает собственный ... Российское правительство планирует создание собственного агентст ...   подробно

Новинки

другие новинки
PODClubИсследованияВоенные технологии → Видящая ткань строит картинку без классической оптики

Совмещение нескольких материалов внутри одного волокна позволяет создавать ткани с необычными свойствами, считают американские экспериментаторы (фото Photonic Bandgap Fibers and Devices Group/MIT).

Долой сложную оптику — нужно сделать так, чтобы сенсорной системой, воспринимающей изображение окружающих вещей, стала сама ткань. И никаких тяжёлых и громоздких объективов, никаких линз и фокусировки — такую цель поставили перед собой учёные и блестяще её достигли.


Прообраз совершенно фантастической вещицы построили недавно Йоэль Финк (Yoel Fink) и члены его исследовательской группы фотонных волокон и устройств (Photonic Bandgap Fibers and Devices Group) Массачусетского технологического института.

Они продемонстрировали на опыте, что плоский кусок ткани площадью 0, 1 квадратных метра способен без всяких оптических приспособлений увидеть демонстрируемый ему предмет (изображение смайлика) и передать эту информацию на компьютер.


Разумеется, секрет новинки — в необычных волокнах ткани, способных воспринимать свет и генерировать электрический сигнал. Но если бы учёные просто создали светочувствительные нити, из них получилась бы гибкая солнечная батарея, а никак не гибкая камера без линз. А значит, устройство волокон не такое уж и простое.


Вот как их получали. Сначала исследователи создавали заготовку — прозрачный полимерный цилиндр диаметром 25 миллиметров. Цилиндр этот обладал слоёной структурой.

Каждое волокно ткани на срезе – как слоёный пирог, в котором на площади в доли миллиметра соседствуют полимеры, полупроводники и металлы (фото Yoel Fink, Fabien Sorin/Photonic Bandgap Fibers and Devices Group/MIT).



Внутри него скрывались два концентрических кольца из фоточувствительных материалов (это были очень тонкие слои из полупроводникового стекла), разделённых изолятором. Кольца эти, в свою очередь, были дополнены металлическими проводниками, лежащими вдоль оси цилиндра.

Проводков таких было заложено по четыре на каждый слой, а всего — восемь. Между ними соответственно образовывались восемь датчиков света, вытянутых вдоль цилиндра и равномерно размещённых по его окружности.


Затем заготовку нагревали и медленно, очень аккуратно вытягивали до тех пор, пока диаметр цилиндра не уменьшался до нескольких сотен микрометров (меньше миллиметра). Так получалось длинное волокно, из которого экспериментаторы и сплели кусочек своей чудо-ткани.


Данный процесс вытягивания схож с тем, что применяют при создании обычных оптических волокон, но здесь необходимо было следить, чтобы в процессе растяжения сохранялось правильно положение фоточувствительных участков и сигнальных проводников.


А это было непросто: отдельные элементы финальной системы уменьшались до размеров в 100 нанометров. К тому же учёным требовалось подобрать и для фотослоёв, и для проводников, и для прозрачного изолятора материалы, в достаточной мере размягчающиеся при одной и той же температуре, дабы при растяжении заготовки не нарушалась целостность конструкции.


Поскольку оптические свойства полимера и толщина всех слоёв такой нити были точно известны, ток с внутренних светочувствительных "лент" позволил учёным определять энергию пойманных фотонов, а разница в уровне сигнала с внешних проводников, расположенных по окружности, говорила о направлении упавшего на ткань луча.

Но одно такое волокно ещё не могло работать камерой. Главный автор этого устройства, участник группы Финка Фабьен Сорен (Fabien Sorin), создал из 72 отрезков таких волокон сетку 36 х 36. Так и получилась собственно ткань-камера.


Сотни проводков (протянутых от конца каждого волокна) были присоединены к усилителю и далее — к компьютеру, получившему оригинальную программу расшифровки сигналов, выдаваемых тканью.


Для съёмки смайлика учёные использовали два раздельных источника монохромного света. Свет с определённой длиной волны порождал в ткани специфическую картину пространственного распределения электрических сигналов. А поскольку волокна образовывали решётку, программа могла по данным двух таких монохромных "кадров" реконструировать чёрно-белое изображение предмета, облик которого был запечатлён тканью.