Oogbalcamera met zoommogelijkheid ontwikkeld

Onderzoekers van de University of Illinois zijn erin geslaagd om een zogeheten oogbalcamera te ontwikkelen waarmee in- en uitgezoomd kan worden. Het oppervlak van de beeldsensor van de camera is gekromd.

De camera bestaat uit twee gedeelten: de lens en de beeldsensor. De lens bestaat uit transparant glas waarover een dun membraan is gespannen. Door water tussen glas en membraan te spuiten wordt een bolling veroorzaakt. Het resultaat is een lens met instelbare brandpuntsafstand.

Aan de onderkant van de oogvormige camera is een beeldsensor geplaatst die een kromming kan aannemen die overeenkomt met de kromming van de vloeibare lens. De beeldsensor bestaat uit een matrix van 16 bij 16 siliciumdiodes die op een flexibel oppervlak bevestigd zijn. Dit matje met beeldreceptoren is bevestigd op een plaatje met een ronde opening in het midden, met water onder de buigbare sensor.

Door het water vanonder het oppervlak van de beeldsensor weg te pompen ontstaat een onderdruk waardoor de beeldsensor naar beneden wordt gezogen. Door de twee waterdrukken op elkaar af te stemmen, is traploos in te zoomen op een subject. De camera met lens heeft een 3,5x-zoombereik. Om de lage resolutie van de flexibele sensor te verhogen, worden opnames uit iets verschillende posities genomen. Door daar een speciaal algoritme op los te laten is een honderdvoudige verhoging van de resolutie mogelijk.

Volgens John Rogers, hoogleraar bij de Materials Science and Engineering-afdeling van de universiteit, heeft een dergelijk camera-ontwerp als voordeel dat het optische pad zeer eenvoudig en licht kan worden gehouden in vergelijking met normale zoomlenzen voor compactcamera's en dslr's. De nieuwe lens biedt vooral kansen voor mobiele toepassingen. Deze hebben nu wel een redelijke resolutie, maar vanwege de beperkte ruimte in mobieltjes is een optische zoommogelijkheid momenteel een zeldzaamheid.

Het onderzoeksteam ontwikkelde in augustus 2008 al een camera met een gekromd beeldsensor-oppervlak, maar die camera had geen mogelijkheid om in te zoomen of scherp te stellen. De nieuwe camera borduurt voort op dat ontwerp.

Bron: Technology Review

Reacties (54)

[Verwijderd]

Oude wijn in nieuwe zakken.... Lenzen met instelbare bolling zijn al enige jaren gewoon commercieel te koop. O.a. Bij Linos: http://www.linos.com/page...c/singlelenses/varioptic/

En die hebben het voordeel dat je ze met een voltage kunt aansturen, i.p.v. dat je omslachtig water moet pompen. Voor een camera wil je dat absoluut niet.

Voor DSLR's wil je deze dingen niet, omdat het enkelvoudige chromatische lenzen betreft. Tenzij je graag bakken met chromatische abberatie wilt als je focussed, is dat dus niet zo nuttig. Alleen leuk voor telefoon cams die toch al diffractie gelimiteerd zijn.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 05:30]

[supersnathan94]

het gaat dan ook niet om de lens. (die hebben mensen immers al eeeeeeeuwen) Maar om de chip. ooit een holle (oftewel kromme) chip gezien die niet kapot was? ik niet.

[Verwijderd]

Dan vraag ik me af hoelang het duurt eer de beeldsensors de resolutie van een menselijk oog benaderen.

En hoeveel MP is gelijk aan het menselijk oog ?

[Verwijderd]

Technische specs van het menselijk oog:

colors: 10 million
size: 22.5–23 mm
weight: 7.5 gram
contrast ratio (static): 100:1 (6½ f-stops)
contrast ratio (dynamic): 1.000.000:1 (20 f-stops)
aperture: f/8.3 - f/2.1
max. resolution: 50 CPD (576 MP)
ISO: 1 - 800

bron: wikipedia en http://www.clarkvision.com/imagedetail/eye-resolution.html

[FragNeck]

Wordt deze beperking niet bepaald door je hersenen?
Anders gezegd, zou het mogelijk zijn deze 'specs' te upgraden met hardware, zodat je beter zou zien? Zou je het dan ook daadwerkelijk zo bevatten?

[Verwijderd]

Van wat ik mij nog kan herinneren van mijn opleiding zijn onze organen en hersenen perfect op elkaar afgesteld, en elke wijziging, zowel verbeteringen (zoals implantaten) als verslechteringen (zoals een beschadiging aan het oog) kunnen zeer slecht worden overgenomen.
Het enige wat het lichaam wel kan is een orgaan uitschakelen en daardoor andere organen "verbeteren" (bijvoorbeeld blinden kunnen beter horen).

Uiteindelijk zal biomechanica alleen maar defecten kunnen vervangen, maar volgens mijn nooit het lichaam verbeteren, tenzij ze de hersenen ook kunnen aanpassen.

[freedragon]

Maar stel dat een defect gerepareerd wordt voordat het het brein bereikt? Als je een slecht functionerend oog kan vervangen door een biomechanisch oog, dan wordt er een beter beeld de oogzenuw ingestuurd en dan kunnen de hersenen dat dus beter 'zien'.

[Yezpahr]

Niet helemaal waar.
Want je hersenen hebben een eindpunt waar het die beelden dus voor het laatst analyseert en gooit er wat filters overheen die gelijk staan aan de benodigdheden om jou te laten zien.

Als je dus geen groen ziet bijvoorbeeld, doordat die zenuw die groen doorgeeft kapot is, dan passen je hersenen zich hier op aan en zullen dat onderdeel gewoon niet meer gebruiken. Dus dat filter hoeven ze er niet overheen te gooien.
Je kunt dus wel dat gangetje repareren, maar je hersenen zullen dit alsnog opnieuw moeten aanleren.

Kijk maar eens hoe onderbewust onderbewustzijn is, en dat onderbewustzijn niet bewust uitgeschakeld kan worden. Kijk maar eens naar dit voorbeeld:

http://adaynotwasted.com/2010/02/light-and-color-illusionsgin-art/ (Alle stippen in het midden zijn bruin)

[Reactie gewijzigd door Yezpahr op 23 juli 2024 05:30]

[Verwijderd]

Die MP's voor je oog zijn totale flauwekul.

Je oog kan maar op een ongelooflijk klein gedeelte daadwerkelijk scherp zien. Slechts iets van 2 graden. De rest is gewoon een blur, die door je hersenen geinterpoleerd wordt. Het idee om je oogresolutie in MP's uit te drukken slaat dus nergens op, omdat het niet homogeen verdeeld is! Je ziet alleen de omgeving 'scherp', door constant met dat kleine scherpe stuk om je heel te scannen, en dan te herinneren hoe het er uit zag.

Daarom dat wanneer je een tekst leest, je met je ogen beweegt. Dat moet je doen, omdat je anders de letters niet scherp genoeg krijgt om ze te lezen! Het gebied wat je scherp ziet is ongeveer de grootte van een woord...

Zo'n getal als 500MP is dus totale flauwekul, en zware misleiding.

[0rbit]

Om de lage resolutie van de flexibele sensor te verhogen, worden opnames uit iets verschillende posities genomen. Door daar een speciaal algoritme op los te laten is een honderdvoudige verhoging van de resolutie mogelijk.

Dat principe heet "superresolutie". Het probleem lijkt me in dit geval voornamelijk dat veel opnames dan 1 nuttig beeldje opleveren. Funest voor de framerate die, zelfs bij kleine sensors veelal de 60 fps niet overstijgt.

[Verwijderd]

Dit is geen probleem: Een mens heeft op 100+ fps ook geen hoge resolutie beschikbaar, zelfs op 30fps is de resolutie nog maar zeer bescheiden. Wanneer we ons echter concentreren voor een langere tijd op een klein stukje (zoals bij het lezen bijvoorbeeld) dan is de resolutie weer een stuk hoger. Zoals ik het begrijp heeft deze camera dezelfde eigenschappen, snel scannen geeft een redelijke resolutie, even vasthouden op eenzelfde plek en de resolutie is gelijk een pak hoger.

[Lima]

ik zie toch anders heel erg duidelijk het verschil tussen Full HD en 480p op mijn TV...en das maar 24fps?

[taeke18]

Dus als je je hoofd draait kun jij alles perfect lezen. enals je naar ene klein object kijkt en je gaat er snel mee bewegen zie je alles wat er bijvoorbeeld op geschreven staat? Nee je ogen kunnen dit niet snel genoeg verwerken leg je het echter stil dan kun je er op focusen met je ogen en kun je het goed lezen.

Het zelfde principe zit in deze lens maar dan iets primitiever.

[ChevyVan79]

Je kunt het niet lezen, omdat je je er niet op focust (als je je hoofd draait). De resolutie van je oogbal zal wel immens groot zijn, maar zolang je niet focust...

[Verwijderd]

vader (micro-bioloog, dus ik weet niet hoe representabel) zei eens: menselijk oog, neemt iets van een 5 Mp per seconde waar. Maximum beeld: 30 Mp (das de standaard - eens daar voorbij vergeten we (er zijn nat. genoeg uitzonderingen))

To be honest: Ik begrijp het doel niet van dit onderzoek. Het bestaat in de natuur ... zou het niet zé veel interessanter zijn de "dode" technologie te combineren met de organische? Ik zie ook niet in hoé deze camera het probleem van het gebrek aan licht uit de weg kan gaan dat ontstaat in miniatuur cameras (in het menselijk oog gaat al het licht door één brandpunt, das toch niet anders dan in een gewone camera). Het enigste verschil dat ik zie met een standaard camera is dat het projectievlak gebogen is ipv recht. Kan men die "optimalisatie algorithmes" niet gewoon gebruiken in de bestaande apperatuur (die al veel hogere resoluties haalt), dan hebben we gewoon geen zoom meer nodig.

[Kurgan]

To be honest: Ik begrijp het doel niet van dit onderzoek. Het bestaat in de natuur ... zou het niet zé veel interessanter zijn de "dode" technologie te combineren met de organische?

Dat is nu juist het doel van dit onderzoek, we kunnen nog zó veel leren van de natuur.

Ik zie ook niet in hoé deze camera het probleem van het gebrek aan licht uit de weg kan gaan dat ontstaat in miniatuur cameras

Door de sensor gevoeliger te maken dan het menselijk netvlies bijvoorbeeld.

[darkpluisje]

maar na een bepaalde afstand ook niet meer... Je hebt namelijk maar een x aantal kegeltjes in je oog (in feite de resolutie waarmee je ziet). Als je dus van dichtbij naar een punt kijkt is de DPI eigenlijk hoog, terwijl als je op afstand naar dingen kijkt is je DPI in feite lager. Je hebt altijd dezelfde resolutie in menselijk ook (ongeveer 366 DPI) het hangt er dus vanaf hoe je het gebruikt. Als het in je huiskamer dicht bij je tv is dan zie je het verschil inderdaad omdat het DPI van je oog dan hoger is als dat van de tv (iig zeker die op 480P) maar na een bepaalde afstand zal je het verschil niet meer zien, simpelweg omdat je oog daar geen hoog genoege resolutie voor heeft

[dcm360]

Dat klopt, maar je ziet die scherpte maar in een klein deel van je gezichtsveld. Om toch een heel beeld te krijgen wordt een deel 'aangevuld' door je hersenen (oftewel, je hersenen 'verzinnen' er wat bij), en deels door niet op 1 punt geconcentreerd te blijven kijken maar de pupil te bewegen.
Dit principe is passen wij als mensen niet alleen toe, maar kippen bijvoorbeeld ook: die bewegen hun nek continu naar voor en naar achter zodat ze een indruk van diepte kunnen krijgen, ondanks de plaatsing van hun ogen.
Evolutionair gezien blijkt dit dus een handige eigenschap te zijn, en deze wetenschappers hebben gekeken of ze dat na kunnen maken met elektronica.

[moreasy]

"maar kippen bijvoorbeeld ook: die bewegen hun nek continu naar voor en naar achter zodat ze een indruk van diepte kunnen krijgen"

Halleluja , een persoonlijk leermomentje, dank!
Ik dacht dat kippen die dat doen een griepje hadden nameljik.

[Reactie gewijzigd door moreasy op 23 juli 2024 05:30]

[Finraziel]

Altijd gedacht dat het met hun evenwichtsorgaan (of de afwezigheid daarvan?) te maken had, maar het gaat inderdaad om beter zicht. Dit artikel legt het makkelijk en leuk uit:
http://blogs.telegraph.co...-walk-with-bobbing-heads/

[bbob]

Je vergeet 1 goot probleem. Kleine opening betekend minder licht en dus moet je al met hogere sluitertijd foto's maken. Als je dan 10 foto's moet maken voor 1 foto dan heb je bij snelle beweging al weer een problem.

Daarnaast 100 voudige verhoing van de resolutie met een algoritme. Het mag toch ondertussen bekend zijn dat als je 10 pixels hebt je er wel 100 van kan maken maar dat je nooit extra informatie kan toevoegen die er niet is. Wat onscherp is zul je niet zo maar haarscherp kunnen maken.

[Finraziel]

Je kunt wat zij doen, namelijk de positie van de sensor of camera licht variëren en daaruit een hogere resolutie genereren niet zomaar vergelijken met een algorithme dat van een bestaande foto een hogere resolutie maakt. Wat zij doen kan best wel werken.

[Atmosfeer]

Binnenkort ook oogimplantaten waarmee je kan inzoomen? Terminator style. Normale oogimplantaten worden nu al gebruikt bij mensen die deels blind zijn en daardoor weer een beetje kunnen zien. Over een aantal jaar hebben die dingen waarschijnlijk meer mogelijkheden dan een natuurlijk oog....

[Elmo_nl]

Op de korte termijn wel ja (als in NU/op dat moment). Probleem is dat ons oog door evolutie zich aanpast. Telkens als wij een "onderdeel" van onszelf vervangen krijgt de natuur niet de kans om dat bij te benen en zal het oog zich dus ook niet/veel langzamer ontwikkelen. Uiteindelijk gaat dat onze natuurlijke ondergang worden. (zoals veel wetenschappers nu al zeggen: door verkeerd gebruik van allerlei soorten medicijnen 'verpesten' we ons DNA. Gevolgen zijn nu nog niet helemaal te overzien maar i.p.v. dat in de natuur de sterkste overleven krijgen we steeds meer klachten in de toekomst. Dat is nu ook al het geval als je ziet dat overdreven hygiëne b.v. heeft geleidt tot allergieën en dat ons natuurlijk afweersysteem steeds minder sterk wordt).

[Atmosfeer]

Tsja maar dat is is nu al jaren zo in de zorgmaatschappij die we hebben. Het recht van de sterkste geldt al jaren niet meer ( in ieder geval niet in letterlijke zin) omdat we ook zwakkere die het eigenlijk niet zouden redden helpen met 'overleven'. De mens evolueert waarschijnlijk bijna niet meer.

[lezzmeister]

Kijk naar de middeleeuwen. Geen hygiëne, recht van de sterkste, en met 35 jaar oud was je een oude lul. Het heeft zo ook z'n nadelen.

[Aham brahmasmi]

Kijk naar de middeleeuwen. Geen hygiëne, recht van de sterkste, en met 35 jaar oud was je een oude lul. Het heeft zo ook z'n nadelen.

Zou gebrekkige voeding geen grotere reden geweest zijn van de gemiddelde levensverwachting toen?

[Silent7]

Kan heel goed dat dingen die we doen veranderingen en zelfs schade aan DNA toebrengen, dat is inderdaad een experiment war we niets of weinig van weten.

Maar implementatie van techniek heeft daar niets mee te maken, mijn dna gaat echt niet anders worden als ik een electronisch oog heb dus mijn zaadcellen geven nog steeds de genen nodig voor een menselijk oog door.

[Elmo_nl]

Maar implementatie van techniek heeft daar niets mee te maken, mijn dna gaat echt niet anders worden als ik een electronisch oog heb dus mijn zaadcellen geven nog steeds de genen nodig voor een menselijk oog door.

Je begrijpt het volgens mij niet helemaal. Als jij een elektronisch oog hebt wordt jouw DNA zeker wel anders na verloop van tijd. Jouw oog communiceert namelijk met je hersenen en doordat je een ander oog hebt komen er andere signalen je hersenen binnen. Jouw hersenen gaan na verloop van tijd evolueren om die signalen die het ontvangt van je nieuwe oog beter/sneller te begrijpen. Jouw zaadcellen geven dus de oude genen van je oorspronkelijke oog door, maar ook de nieuwe genen van je hersenen. Als jouw kroost dus niet exact hetzelfde elektronische oog zou hebben als pappa dan krijgt zij/hij de DNA code voor een oud oog + de DNA code voor de nieuwe hersens. In 1 generatie zal dat niet veel uitmaken maar na 5 generaties gaat dat zeker wel problemen geven. Dus moet je blijven verbouwen aan het lijf en uiteindelijk als de Borg telkens biologie en techniek moeten blijven combineren wil het werken.

[The Underminer]

???? De nieuwe genen van je hersenen? Genen veranderen alleen door toevallige mutatie tijdens een mensenleven.

Het gaat er meer om dat je slechte dna er voor zorgt dat je ogen niet werken, waardoor je een slechtere overlevingskans en kans om je dna door te geven hebt.
Door dit elektronisch oog speel je 'vals' in de survival of the fittest en geef je je dna wél door. Je slechte dna overleeft het dus, en de kwaliteit van dna wordt er niet beter op.

[Silent7]

ROFLOL dat is wel waar dat je "valsspeelt"en dus inferieur dna zou kunnen doorgeven.
Dat DNA anders zou worden omdat hersenstrcuturen zich aanpassen zoals elmo beschrijft is natuurlijk larie, Elmo, hop terug naar sesamstraat :-)

[Elmo_nl]

Dus volgens jou past het DNA zich niet aan als de gastheer zijn lichaam anders gebruikt over een lange periode? Dus volgens jou is er dan ook geen logische ontwikkeling in evolutie maar enkel louter toeval? http://nl.wikipedia.org/wiki/Natuurlijke_selectie

[OddesE]

Netjes, maar...

De beeldsensor bestaat uit een matrix van 16 bij 16 siliciumdiodes

Maar 256 pixels dus. Niet echt megapixel dus!
Maar goed voor een prototype genoeg om het principe aan te tonen. Zou cool zijn als ze dit kunnen doorontwikkelen tot 3 MP of zo.

[supersnathan94]

idd, maar denk is aan de mogelijkheden die dit kan bieden aan gedeeltelijk blinde mensen? veelal is de oogzenuw nog intact, maar werken de kegeltjes enzo niet meer goed. water is er veel van in het lichaam en kan makkelijk bijgevuld worden. nu alleen nog de manier van signalprocessing aanpassen aan die van een normaal oog en je zou zo een bionisch oog kunnen maken. zenuwen werken immers ook binair net als computers.

[jip_86]

Om de lage resolutie van de flexibele sensor te verhogen, worden opnames uit iets verschillende posities genomen. Door daar een speciaal algoritme op los te laten is een honderdvoudige verhoging van de resolutie mogelijk.

Al verder gelezen?

[Reactie gewijzigd door jip_86 op 23 juli 2024 05:30]

[Torrentus]

honderd keer zoveel is nogsteeds 'te weinig': 25.600 pixels is wat anders dan de megapixels waar we het tegenwoordig over hebben.

[MadMarky]

Maar voor een proof of concept best aardig. Vergeet niet dat het hier om een vervormbare beeldsensor gaat, voordat dit echt commercieel toegepast gaat worden is nog wel wat meer werk nodig.

[OddesE]

Ja. En ik ken die interpolatie. Klinkt meestal mooier dan het is. Of zie jij geen verschil tussen upscaled HD en 'echte' HD. En zelfs als je de resolutie van 256 pixels vermenigvuldigd met 100 is het nog weinig.

[kimborntobewild]

"100 voudige verhoging van de resolutie"
Dat is onduidelijk.
Is 't nu (16x100)*(16x100) of (16*16)x100? Dus 2.560.000 of 25.600 pixels?

[dcm360]

De resolutie is de breedte keer de hoogte (en keer elke andere dimensie die je hebt), dus hier is dat de oppervlakte in pixels.
16x16 = 256, dat is verveelvoudigt met 100 maakt 25.600.

[.oisyn]

Dat is maar de vraag. Resolutie slaat in feite op pixeldichtheid, en niet op het totaal aantal pixels zoals het over het algemeen foutief gebruikt wordt ^{[1] [2]}. De eenheid die erbij hoort is in dit geval pixels per inch. Een honderd keer zo grote resolutie betekent dus een 100x zo hoge PPI, ergo, een factor 10.000 in het totaal aantal pixels. Aangezien het hier om wetenschappers gaat is het waarschijnlijk dat ze de correctie definitie van resolutie gebruiken, en niet de definitie die jij (en velen met jou) aanhoudt.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 23 juli 2024 05:30]

[Verwijderd]

Is dit hetzelfde team dat voor Philips bezig was met een soortgelijke lens?

[Shodan]

Als ik mij niet vergis is het principe van fluid focus van Philips gericht op electrowetting, dus mbv spanning de contacthoek van een druppel vloeistof te veranderen voor focussering.

In dit artikel wordt een heel ander principe gebruikt, dus dat zal niet hetzelfde team zijn.

[Elmo_nl]

Misschien hebben ze er ook wat aan in (spionage) satellieten. Die dingen moeten ook met 'ruimte beperking' omgaan om maar niet te spreken over het gewicht.

[M0N0]

Dan is er toch nog wel wat werk aan hoor, flexibele lenzen met vloeibaar water is niet zo iets om in de ruimte te gebruiken. De temperatuur(verschillen) zijn niet zo optimaal.

[supersnathan94]

er zijn genoeg vloeistofffen die in de ruimte altijd vloeibaar zij hoor. en zo heel koud is het daar ook niet. mensen kunnen al een tijdje lagere temperaturen bereiken dan in het heelal voorkomt. hoger alleen nog niet.

[Johnny]

Eindelijk een holle sensor! Ik vroeg me al lange tijd af waarom ze zo lang op zich lieten wachten. Het probleem is natuurlijk dat je met traditionele productiemethodes alleen platte sensors kan maken, deze is dan nog wel heel primitief maar dit is wel heel interessant onderzoek!

[Marathir]

Ik denk dat het probleem eerder is dat sensors van sicilicum niet heel erg buigzaam zijn, wat wel een kenmerk is van het menselijk oog.

Verder een erg mooie uitvinding. Ik denk ook niet dat de ontwikkeling (evolutie) van het oog hierdoor in het gedrang komt. Het zal net als een plastic been gebruikt worden als prothese. Eerder versnelt het de ontwikkeling van het brein door betere connecties bijvoorbeeld.

[incinerator82]

Dit doet me deels denken aan commander la forge, alleen had hij de receptor als haarband/zonnebril op zijn kop! Dit signaal werd afgegeven aan het netvlies (denk ik gezien de werking van het geen). Alleen deze functie is net andersom, receptoren in de oogbal (oogbal vervanging) welke signalen zouden kunnen afgeven aan de hersenen. (bijv. bij oogverlies/amputatie).

Mooie/goede ontwikkeling!

[Reactie gewijzigd door incinerator82 op 23 juli 2024 05:30]