Tampereen yliopisto

Uusi optiikkateknologia mahdollistaa entistä pienemmät kamerat laadusta tinkimättä

Jaa
Teknologian nopean muutoksen myötä vanhoja laitteita, kuten kameroita, on kehitettävä uudelleen. Kameroiden on oltava pienempiä ja kevyempiä säilyttäen samalla korkea kuvanlaatunsa, jotta niitä voidaan integroida mobiilialustoihin kuten matkapuhelimiin, lennokkeihin ja lääkinnällisiin laitteisiin. Industry revolution 4.0 -tutkimus käsitteellistää teknologian, teollisuuden ja yhteiskunnallisten rakenteiden nopeaa muutosta, jolle on ominaista teknologioiden yhdistäminen pienoiskoossa rakentamisen ja sulautettujen järjestelmien avulla.

Tampereen yliopiston tutkijat Karén Eguiazarian, Vladimir Katkovnik, Seyyed Reza Miri Rostami ja Igor Shevkunov ovat kehittäneet yhdistelmäoptiikkaa, jossa mittakaava on yli sata kertaa pienempi kuin perinteisillä yhdistelmäobjektiiveilla. Tutkimusyhteistyöhön ovat osallistuneet tutkija Samuel Pinilla Isosta-Britanniasta (Science and Technology Facilities Council, Harwell), sekä Arka Majumdar ja Johannes E. Fröch Yhdysvalloista (University of Washington, Seattle).

– Nykyaikaiset kamerat on optimoitu tuottamaan laadukkaita kuvia. Ne koostuvat tyypillisesti monista objektiiveista, joilla kompensoidaan geometrisia ja kromaattisia poikkeamia. Tämä kuitenkin lisää kameran kokoa ja painoa. Tutkimuksessamme oli tavoitteena tehdä kameroista pienempiä ja kevyempiä säilyttäen samalla korkea kuvanlaatu, Eguiazarian kertoo.

Viime aikoina aihetta on tutkittu laajasti optiikan ja fotoniikan aloilla. Litteästi taittuvan metaoptiikan käyttö pienoisvärikameroissa tavanomaisten taiteobjektiivien sijaan on aiheuttanut kasvavaa kilpailua ja johtanut nopeasti päästä-päähän-suunnittelukehykseen, jossa hyödynnetään nykyaikaisia neuroverkkoja.

Laadukasta kuvantamista vain kahden optisen elementin avulla

Vaikka tekniikan potentiaali on suurelta osin kyetty osoittamaan tutkimuksessa, raportoitu suorituskyky on edelleen rajallinen. Tämä johtuu taittumisen metaoptiikan perusrajoituksista, kuten kalibrointivirheistä tai siitä, että mallinnetut ja tulokseksi saadut kokeelliset pistehajautustoiminnot eivät sovi yhteen.

Ratkaisu pulmaan on laskennallinen kuvantaminen, jossa digitaalinen taustaosa paikkaa optisten komponenttien puutteita ja parantaa kuvanlaatua. Laskennallisesta kuvantamisesta on siten tullut monitieteinen tutkimusala, joka yhdistää optiikkaa, matematiikkaa ja digitaalista kuvankäsittelyä.

Tutkimuksessa esitetään yllä mainittujen rajoitusten ratkaisemiseen ja pienoisvärikameran havainnollistamiseen uudenlaista optiikan suunnittelumenetelmää, jossa hyödynnetään litteää yhdistelmämetaoptiikkaa (objektiivi + metapinta).

Tutkimuksessa kehitetyssä kamerassa on 5 mm objektiiviaukko sekä 5 mm polttoväli. Sitä voidaan soveltaa korkealaatuiseen nelivärikuvantamiseen. Korkealaatuinen kuvantaminen on näin ollen mahdollista vain kahdella optisella elementillä, mikä näkyy myös pienoiskameran mitoissa.

– Yhdistelmämetaoptiikkaa hyödyntävän kameran kuvien laadun on osoitettu olevan ylivertainen verrattuna kaupallisten kameroiden yhdistelmäobjektiivien optiikkaan. Pienoiskoostaan huolimatta kameramme tuottamat kuvat ovat laadultaan ensiluokkaisia, Eguiazarian kiteyttää.

Yksi hankkeen pitkän ajan tuloksista on vaikutus kestävään kehitykseen resursseja säästäen. Koska tutkimuksessa esitettävässä kamerassa objektiiveja tarvitaan vähemmän, myös lasia tai muoveja tarvitsee käyttää huomattavasti vähemmän.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Tutkija Karén Eguiazarian
karen.eguiazarian@tuni.fi
+35840 8415 663

Kuvat

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa. 

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Tutkimuksessa annetaan toimintasuosituksia kuntayhtiöiden omistajaohjaukseen, arviointiin ja tarkastukseen27.3.2024 10:03:14 EET | Tiedote

Suomessa on noin 2 100 kuntayhtiötä, joiden joukossa on muun muassa energia-, kiinteistö- ja palvelutuotantoyhtiöitä. Kuntayhtiöiden keskimääräinen liikevaihto on noin 16 miljoonaa euroa. Yhtiöittämisten myötä päätöksenteko on kuitenkin ajautunut yhä kauemmas kuntien demokraattisesti valittujen henkilöiden päätäntävallasta. Tampereen yliopiston johtamisen ja talouden tiedekunnassa on laadittu tutkimus kuntayhtiöiden tarkastuksen ja arvioinnin organisoinnista ja läpinäkyvyydestä.

Väitös: Teemu Salo: 3D-tulostamalla voidaan valmistaa seuraavan sukupolven puettavaa elektroniikkaa22.3.2024 13:02:18 EET | Tiedote

Venyvän elektroniikan avulla on mahdollista valmistaa esimerkiksi älyvaatteita. Yksi alan suurista haasteista on löytää uusia, venyvän elektroniikan valmistukseen soveltuvia materiaaleja ja menetelmiä. Diplomi-insinööri Teemu Salon väitöstutkimus osoittaa, että 3D-tulostaminen soveltuu monipuolisesti venyvän elektroniikan erilaisiin valmistusmenetelmiin.

Väitös: Videopelien esityksellinen vastaanpelaaminen vastarinnan muotona22.3.2024 12:40:26 EET | Tiedote

Vastaanpelaaminen tarkoittaa sellaisia pelaamisen tapoja, joita videopelin kehittäjät eivät ole alun perin peliä suunnitellessaan tarkoittaneet. Esimerkiksi pelin sisäisestä väkivallasta kieltäytyminen tai erityisen hitaasti tai nopeasti pelissä eteneminen ovat vastaanpelaamisen muotoja. Väitöstutkimuksessaan filosofian maisteri Marleena Huuhka kehittää uusia vastaanpelaamisen tapoja teatterin- ja esitystutkimuksen pohjalta.

CARE-hanke pyrkii muuttamaan kotitalouksia kiertotalouden mukaisiksi22.3.2024 09:35:31 EET | Tiedote

Yksi kiertotalouden päätavoitteista on vähentää kulutuksen ympäristöjalanjälkeä. Kiertotaloussiirtymän nykyiset kansalliset ja kansainväliset tavoitteet ovat haasteellisia saavuttaa, jos kotitalouksia ei sitouteta mukaan toimintaan. Euroopan unioni on tunnustanut tarpeen kehittää kuluttajia osallistavia lähestymistapoja, jotka tukevat tehokkaammin kiertotaloustavoitteita. Vuoden 2024 alussa käynnistetty nelivuotinen CARE-hanke pyrkii edistämään EU:n kiertotaloustavoitteita etenkin kotitalouksien ruokahävikin ja tekstiilijätteen vähentämisen osalta

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme
HiddenA line styled icon from Orion Icon Library.Eye