Microsoft trabalha em um sensor curvado

A Microsoft trabalha no desenvolvimento de um sensor curvo que será capaz de bater sensores de câmera profissionais, como a Canon 1DS Mark III.

Foto: Microsoft Research

A maioria das câmeras atuais utilizam lentes feitas de múltiplos elementos ópticos que são utilizados para corrigir problemas entre si ou aberrações e que também manipulam a imagem para que ela possa ser detectada por um sensor plano, este é um dos motivos para que as pesquisas com sensores curvados sejam interessantes e gerem resultados muito bons.

Nosso olho foca através de células fotossensíveis ao longo de uma superfície curva parece com uma lente grossa, planos focais achatados precisam de mais correções e geram mais aberrações que precisam ser compensadas. Imagem: Microsoft Research

“Nossa tentativa ao curvar sensores disponíveis comercialmente poderia tornar possível uma nova classe de câmeras que poderia ser bem pequena, mas que teria a qualidade de imagem igual ao de muitas câmeras maiores…”, disse Brian Guenter, líder do time de pesquisa da Microsoft. “Além de melhorar as câmeras, sensores curvados podem ser utilizados para criarmos câmeras melhores para vigilância e avanços na navegação de veículos autônomos.”

Segundo a publicação no “Optics Express” da “The Optical Society”, os pesquisadores afirmaram que com seu novo método foi possível criar sensores com uma curvatura três vezes mais esférica do que já havia sido reportado.

“Quando utilizamos sensores curvados é possível corrigir aberrações de uma forma muito mais eficiente, tornando mais fácil a fabricação de lentes grande angulares que produzam imagens nítidas por todo o campo de visão ou criar lentes que produzam imagens melhores em condições de pouca luz,” afirma Neel Joshi, membro do time de pesquisa. “Também é mais direto produzir câmeras que possuam iluminação uniforme por toda a imagem”.

Comparação entre o grau de curvatura obtido neste experimento e em outros no mesmo campo. Imagem: Microsoft Research

“Apesar de conhecermos os benefícios do uso de sensores curvados já há algum tempo, nosso trabalho tornou possível criar câmeras com estes sensores.” afirmou Richard Stoakley, membro do time de pesquisa. “Adicionar um sensor curvado a outro que já esteja no mercado pode ser feito por um custo razoável e de uma forma que mostre benefícios significativos.”

De acordo com a publicação da OSA (The Optical Society) a criação de sensores curvos surgiu após um questionamento feito pelos pesquisadores há cerca de sete anos: como seria uma câmera ideal? Eles decidiram que esta câmera obteria fotografias em condições de muito pouca luz, seria bem pequena e produziria imagens extremamente nítidas.

“Naquela época não era possível produzir uma câmera assim, pensamos que se pudéssemos melhorar a óptica de uma câmera criando lentes mais claras, poderíamos criar potencialmente um sensor menor que utilizasse menos luz para obter uma boa imagem. Isso nos motivou a começarmos a pesquisar sensores curvos como uma forma de potencialmente alcançar essa performance fora do comum” afirmou Guenter.

Explicação do processo de fixação da membrana do sensor ao molde. Imagem: Microsoft Research

Para criar os sensores curvados, os pesquisadores colocaram sensores individuais cortados de uma fina pastilha de um sensor CMOS dentro de moldes customizados e utilizaram pressão pneumática para empurrar cada sensor dentro deste molde. Outras tentativas de curvar o sensor geralmente envolviam colar as pontas e empurrar o centro dele, no entanto, isto criava pontos de muito stress que acabavam quebrando ele antes que atingissem a curvatura desejada, segundo a publicação.

Resultados de testes

Testes demonstraram que curvar os sensores não alterou nenhuma das suas características elétricas ou de imagem. Quando utilizado em uma câmera protótipo com uma lente f/1.2, feita especialmente para isso, o sensor curvado mostrou uma resolução com mais que o dobro de uma câmera SLR profissional com lente similar. Próximo às extremidades da imagem o sensor curvo teve cerca de cinco vezes mais definição que a câmera SLR.

Fotografia realizada com a câmera protótipo mostra a resolução da imagem em detalhes presentes nos cantos da lente. Imagem: Microsoft Research

Enquanto a maioria das câmeras apresentam uma queda na detecção de luz nos cantos do sensor, as pesquisas mostraram que o sensor curvado quase não perde luz neste caso. Esta foi uma melhoria significativa se comparada à diminuição de cerca de 90% medida na câmera SLR comercial.

“Nós mostramos que você pode pegar um sensor que esteja no mercado, curvá-lo e melhorar a performance do sistema óptico de maneira dramática. Isto pode ser feito com custos razoavelmente baixos e nenhum ponto fraco efetivamente.” afirmou Guenter.

Chegada ao mercado

Apesar de os testes terem sido feitos em uma câmera protótipo do tamanho de uma pequena câmera de mercado, os pesquisadores afirmam que as lentes podem ser pequenas o bastante para smartphones ou tablets.

No entanto, eles alertam que é improvável que produtos comerciais recebam os sensores curvados tão logo, o interesse atual é trabalhar em parceria com outras empresas para melhorar os sensores e aplicar testes de robustez que seriam necessários para a produção em massa.


É possível acessar a publicação clicando aqui, o artigo completo pode ser abaixo:

https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-25-12-13010&id=367160

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Graduado em Imagem e Som pela Universidade Federal de São Carlos, já passou por diversos ramos da comunicação e atuou no Brasil e Canadá. Atualmente trabalha em São Paulo onde executa as funções de filmmaker e editor.

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