Taith Weledol i mewn i "Palas y Ddraig": Sut Mae Ultra-Byr-Taflu Camerâu yn Gweld y Milimedr-Scale World?
Ydych chi erioed wedi meddwl sut mae meddygon yn gweld y tu mewn i'r corff dynol trwy endosgopau bach? Neu sut mae peirianwyr yn archwilio dyfnder piblinellau sy'n ymestyn cilomedr o hyd? Y tu ôl i'r cyfan mae math arbennig o "llygad"-y modiwl camera micro taflu byr iawn. Fel "llong danfor" yn y byd gweledol, mae'n plymio i fannau cul na allwn eu cyrraedd, gan ddatgelu corneli cudd gydag eglurder clir. Heddiw, gadewch i ni ddarganfod sut mae'n gweithio.
I. Pam na chaiff Camerâu Cyffredin Fynediad i'r Ardaloedd Hyn na'u Dal?
Dychmygwch geisio tynnu llun o'r manylion y tu mewn i flwch matsys gyda'ch ffôn. Byddech yn dod ar draws dwy broblem:
Rhy agos at ffocws: Mae lensys ffôn clyfar wedi'u cynllunio ar gyfer pynciau pell ac ni allant gynhyrchu delweddau miniog pan gânt eu dal yn agos at wrthrychau.
Maes golygfa rhy gul: Hyd yn oed os yw'n canolbwyntio, dim ond rhan fach iawn o du mewn y blwch matsys y gall ei ddal.
Ganwyd camerâu ffocws hynod fyr i ddatrys y ddau bwynt poen hyn.
II. Sgil Craidd 1: Agos Eithafol-Canolbwyntio-Cael Eglurder Hyd yn oed yn Agos
Ei tric cyntaf yw "hyd ffocal ultra-byr." Er y gallai fod gan lensys safonol hyd ffocws o 4mm, 8mm, neu hyd yn oed yn hirach, gall y lens hon gyrraedd mor fyr ag oddeutu 1.29mm.
Cyfatebiaeth: Meddyliwch am y lens fel chwyddwydr. Po fyrraf yw'r hyd ffocal, po agosaf y mae'n rhaid i'r chwyddwydr fod at y gwrthrych i ffurfio delwedd glir ar yr ochr arall. Mae lensys ffocws hynod fyr wedi'u cynllunio'n benodol i weithio arwynebau "wedi'u gwasgu yn erbyn".
Pellter Gweithio: Mae'r lensys hyn fel arfer yn cyflawni delweddu miniog o fewn ystod o ychydig filimetrau i ddegau o filimetrau. Mae hyn yn golygu y gellir eu lleoli bron yn wastad yn erbyn cydrannau, meinweoedd, neu waliau mewnol pibellau tra'n dal i ddal delweddau diffiniad uchel gyda manylder eithriadol.
III.Sgil Craidd 2:-Ongl Eang-Arolygu Mannau Cul yn Gipolwg
Ar bellteroedd mor agos, byddai maes golygfa cul fel syllu trwy welltyn-dim ond rhan fach iawn sy'n weladwy. Felly ei ail nodwedd allweddol: "ongl uwch-" hyd at 140 gradd neu fwy.
Manteision: Y tu mewn i bibellau, mae'n datgelu rhannau helaeth o'r wal amgylchynol ar unwaith; Y tu mewn i geudodau offer, mae'n lleihau'n sylweddol ongl cylchdroi gofynnol y stiliwr, gan hybu effeithlonrwydd archwilio.
Yr Her: "Funhouse Mirror" Effaith
Mae lensys ongl eang yn ymestyn ac yn ystumio ymylon delwedd yn ddifrifol, gan blygu llinellau syth-ffeomen a elwir yn "ystumio casgen." Gall fodiwlau o'r fath ddangos dros 50% o afluniad, gan arwain at ddelweddau crwn neu eliptig amrwd difrifol.
IV. Cywiriad Hudolus: Sut i Normaleiddio Delweddau "Funhouse Mirror"?
Ni ellir defnyddio delweddau crai ar gyfer mesur neu ddiagnosis. Felly, rydym yn dibynnu ar "hud" algorithmau cywiro delwedd.
Mae gwyddonwyr a pheirianwyr yn gyntaf yn cynnal mesuriadau lens manwl gywir i sefydlu "model mathemategol ystumio" manwl.
Pan fydd y camera yn dal delwedd ystumiedig, mae'r cyfrifiadur yn defnyddio'r model hwn i "sythu" y llinellau crwm yn raddol, yn debyg iawn i "ymestyn yn ôl," gan adfer gwir siâp a chyfrannau'r gwrthrych.
Dim ond ar ôl y cywiriad hwn y gwelwn y ddelwedd derfynol, syth, sy'n addas ar gyfer arsylwi a dadansoddi.
V. "Corff" Manwl: Sut mae Cysondeb o'r fath yn cael ei Gyflawni?
Mae pacio'r system optegol gymhleth hon i mewn i silindr dim ond 5 milimetr mewn diamedr (tua thrwch plwm pensil) yn cynrychioli rhyfeddod peirianneg miniaturization.
Micro{0}}Lensys: Mae lensys gwydr neu blastig arbennig sy'n llai na gronyn o reis yn cael eu pentyrru i gywiro llwybrau golau.
Synwyryddion micro: Mae synwyryddion delwedd diffiniad uchel maint ewin yn cael eu defnyddio.
Microcircuits: Mae'r holl gydrannau electronig wedi'u hintegreiddio a'u cysylltu'n fawr trwy wifrau sy'n deneuach na gwallt dynol.
VI. Ble Mae'n Gweithredu?
Archwiliwr Corff Dynol: Yn gweithredu fel y "llygad" ar gyfer gastrosgopau, laparosgopau, a hysterosgopau, gan gynorthwyo meddygon i ddod o hyd i friwiau.
Sgowt Piblinell Ddiwydiannol: Wedi'i osod ar robotiaid cropian i archwilio difrod mewnol mewn piblinellau olew, boeleri gweithfeydd pŵer, a pheiriannau awyrennau.
Gweithgynhyrchu manwl "arolygydd ansawdd": Y tu mewn i offer wedi'i selio ar linellau cynhyrchu, mae'n gwirio'r cynulliad priodol yn awtomatig ac yn canfod diffygion.
Ymchwil wyddonol "microsgop": Defnyddir i arsylwi pryfed microsgopig, meinweoedd planhigion, neu strwythurau arwyneb materol.
Casgliad: Llygaid Bach, Byd Mawr
Mae'r modiwl camera ffocws miniatur ultra{0}byr{1}}yn brawf rhyfeddol o allu dynoliaeth i gywasgu technolegau optegol, electronig a chyfrifiadurol i ofod bach. Maent yn mynd y tu hwnt i gyfyngiadau gofodol gweledigaeth ddynol, gan roi mynediad inni i diroedd microsgopig a mewnol unwaith y tu hwnt i arsylwi uniongyrchol. O ddiogelu iechyd "rhydwelïau" diwydiannol i amddiffyn bywyd dynol, mae'r "llygaid" bach hyn yn chwarae rolau cynyddol hanfodol. Maent yn ein hatgoffa bod mawredd technolegol yn aml yn dechrau gyda'r archwiliad eithaf o'r graddfeydd lleiaf.
