Искусственная радужка поможет камерам реагировать на свет подобно глазам человека
Финские учёные разработали искусственную радужную оболочку (радужку – тонкую подвижную диафрагму глаза), способную открываться и закрываться в ответ на солнечный свет. Причём происходит это без какого-либо внешнего регулирования – так же, как в глазах человека. По мнению разработчиков, подобное изобретение способно значительно улучшить фотокамеры в гаджетах. Более того, оно может помочь в восстановлении повреждённых человеческих глаз или управлении миниатюрных роботов, реагирующих на своё окружение.
В глазах человека и многих других животных есть зрачок – отверстие, через которое свет проникает внутрь глазного яблока. Радужная оболочка – это цветная часть глаза, тонкий круг, который контролирует размер зрачка, модулируя таким образом количество попадающего внутрь света.
Например, при ярком освещении радужка как бы сжимается, чтобы уменьшить зрачок с целью защитить чувствительную сетчатку внутри глаза. Последняя посылает визуальные сигналы в мозг. И напротив, в темноте радужка раскрывается, чтобы впустить больше света, чтобы человек смог видеть даже в таких условиях.
Собственно, эта же концепция используется и в камерах, которые обладают диафрагмой. Последняя открывается и закрывается, чтобы впустить нужное количество света при создании снимка.
Таким искусственным диафрагмам, как правило, необходимо наличие внешнего датчика, который и "подсказывает" им, когда именно нужно открываться и закрываться. Теперь же Арри Приимаги (Arri Priimägi) и его коллеги из Технологического университета Тампере (Финляндия) создали устройство, которое может открываться и закрываться самостоятельно.
Создавая искусственную радужку, инженеры начали с тонкого диска в 14 миллиметров в поперечнике, на котором вырезали 12 радиальных лепестков от центра, но не доходящих до края. Можно представить это в виде плохо нарезанной пиццы.
Сам диск изготовили из полимеризованного жидкокристаллического эластомера — особого материала, который изменяет форму в ответ на нагревание.
В темноте каждый лепесток сгибается и скручивается наружу, оставляя круглое (похожее на зрачок) отверстие посередине. Специалисты хотели, чтобы искусственная радужка реагировала на свет, а не на тепло (как и человеческие глаза). И с этой целью финские учёные добавили красный краситель в их жидкокристаллическую смесь. При попадании на краситель синего или зелёного света, он нагревается, заставляя тем самым лепестки расправляться и закрывать диафрагму.
"Мы светим на материал, и он меняет свою форму. Подобное саморегулирование является новым в этой работе. И именно это заставляет нас приходить в восторг от разработки", — говорит Приимаги.
Исследователи обратили внимание на тот факт, что в настоящий момент искусственные радужки, используемые для лечения людей с проблемами зрения, не способны изменять размер зрачка. Они по сути являются просто фиксированными контактными линзами. С установленным размером зрачка, который обычно является очень маленьким и подходит лишь для яркого солнечного света, у пациентов ухудшается зрение при недостатке освещения.
Приимаги объясняет, что их устройство пока не совсем готово, скажем, для имплантации в глаз человека, поскольку оно ещё не обладает точным контролем над размером радужки и реагирует лишь на очень яркий свет.
Но исследователи намерены доработать технологию. Разработчики надеются, что в будущем она также будет использоваться в микророботах в качестве сенсоров для миниатюрных машин, которые будут реагировать на окружающую обстановку.
Результаты исследования опубликованы в научном издании Advanced Materials.
Напомним и о других исследованиях, которые уже в ближайшем будущем могут значительно улучшить работу современных фотокамер. Так, была создана камера, способная отследить преступника в толпе. Кроме того, физики создали камеру, которая может заглянуть за угол.
