УСТРОЙСТВО, ОТВЕЧАЮЩЕЕ ЗА ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СВЕТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, СО СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМОЙ СВЕТОВОСПРИНИМАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к фото- и видеотехнике и характеризуется изготовлением устройства, отвечающего за преобразование света в электрический сигнал, с особой формой световоспринимающей поверхности. Данная полезная модель позволяет улучшить качество получаемого изображения, а также упростить и снизить затраты на изготовление объективов для цифровой фото- и видеотехники.
Наиболее близким устройством к заявленному решению является устройство, отвечающие за преобразование света в электрический сигнал, со световоспринимающей поверхностью плоской формы (см. Белов В.С точностью до десятых долей микрона // Foto&Video. - 2004. - №11).
Недостатком такого устройства является то, что оно не учитывает оптические дефекты, обусловленные оптическими схемами объективов, в достаточной мере. В связи с этим, для получения более качественного изображения приходится использовать сложные оптические схемы объективов, которые уменьшают данные дефекты, но, вместе с тем, удорожают объективы и ухудшают их массогабаритные характеристики.
Была поставлена задача по повышению качества изображений получаемых с устройств, отвечающих за преобразование света в электрический сигнал.
Полезная модель предназначена для снижения негативного влияния дефектов оптической схемы объектива на конечное изображение. Дефекты изображения, обусловленные недостатками оптической системы, носят общее название аберрации. К числу таких дефектов относятся: сферическая аберрация, хроматическая аберрация, дисторсия, астигматизм и кома.
Сферическая аберрация вызывается тем, что степень преломления лучей, попадающих на края линзы, больше, чем степень преломления лучей,
располагающихся ближе к центру, поэтому широкий пучок лучей после преломления пересекается не в одной, а в нескольких точках.
Хроматическая аберрация обусловлена дисперсией света, возникающей при прохождении его через линзу. Это явление связано с тем, что лучи с разной длиной волны преломляются под разными углами.
Дисторсия характеризуется искривлением прямых линий и имеет такое же происхождение, что и сферическая аберрация.
Астигматизм делает невозможным получение одновременной резкости вертикальных и горизонтальных линий. Явление астигматизма может возникнуть при недостаточно точной сферичности линзы, но чаще и сильнее оно обнаруживается в том случае, когда объект находится под некоторым углом к ее оптической оси.
Кома является разновидностью сферической аберрации для наклонного к оптической оси линзы пучка света. При этом, в связи с разным характером преломления лучей и асимметричным строением пучка, изображение получается в виде кометообразной фигуры.
Ранее, в качестве светочувствительного материала выступала фотографическая пленка. Ввиду этого, было крайне проблематично придать каждому кадру пленки сферическую форму, и использовалась пленка плоской формы. Поэтому, для уменьшения указанных дефектов в оптических системах объективов, а, следовательно, улучшения качества конечного изображения, использовались линзы особой формы или линзы, изготовленные из специальных сортов стекла. Использование таких линз усложняет процесс производства объективов, сильно их удорожает и ухудшает их массогабаритные характеристики.
Однако на сегодняшний день широкое распространение получили цифровые фото- и видеокамеры. К ним относятся камеры, в которых в качестве светочувствительного материала выступают устройства в виде матриц светочувствительных элементов. Устройство позволяет
преобразовывать свет в электрические сигналы, доступные для дальнейшей электронной обработки.
Обычно такие устройства изготавливаются по ПЗС - (прибор с переносом заряда, CCD - charge coupled device) и КМОП - (комплементарный металл-окисел-полупроводник, CMOS - complementary metal oxide semiconductor) технологиям.
Такие устройства применяются крайне широко в конструкциях фотоаппаратов, видеокамер, телефонов, космической технике и др.
Ввиду смены светочувствительного материала, ограничение на придание его световоспринимающей поверхности плоской формы перестало существовать. Тем не менее, производители устройств, отвечающих за преобразование света в электрический сигнал, все еще продолжают выпускать их с плоской формой световоспринимающей поверхности.
Изготовление устройства, отвечающего за преобразование света в электрический сигнал, со световоспринимающей поверхностью сферической формы позволяет уменьшить негативное влияние аберраций объектива на конечное изображение. Это существенно увеличивает качество получаемого изображения, особенно на его краях, чем и решается поставленная задача. Помимо этого, применение устройств такой формы позволяет уменьшить затраты, направленные на проектирование и изготовление объективов с уменьшенными дефектами оптической системы.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - Устройство, отвечающее за преобразование света в электрический сигнал, со световоспринимающей поверхностью плоской формы;
на фиг.2 - Устройство, отвечающее за преобразование света в электрический сигнал, со световоспринимающей поверхностью сферической формы.
На фиг.1 изображен объектив, через который проходят лучи света. После этого лучи света попадают на устройство, отвечающее за преобразование света в электрический сигнал. Однако, ввиду сферической аберрации, лучи света после преломления пересекается не в одной, а в нескольких точках, из-за чего на световоспринимающей поверхности плоской формы устройства невозможно достигнуть одновременной резкости для всех лучей света.
На фиг.2 изображен тот же объектив, через который проходят лучи света. Из-за аберрации эти лучи так же не пересекаются в одной точке. Тем не менее, в результате применения устройства со сферической формой световоспринимающей поверхности, удается сильно уменьшить дефекты оптической схемы объектива и, тем самым, улучшить общее качество получаемого изображения.
Реализация предлагаемой полезной модели происходит следующим образом. При производстве устройств, отвечающих за преобразование света в электрический сигнал, светочувствительные элементы располагают не плоским образом, а сферическим. Таким образом, устройство получается со световоспринимающей поверхностью сферической формы.
Помимо этого, форма поверхности может иметь и неправильную сферическую форму, а также любую другую, отличную от плоской.
Устройство может быть изготовлено по ПЗС - (прибор с переносом заряда, CCD - charge coupled device) и КМОП - (комплементарный металл-окисел-полупроводник, CMOS - complementary metal oxide semiconductor) технологиям.
Устройство, отвечающее за преобразование света в электрический сигнал, может быть изготовлено с возможностью его смещения для компенсации смазывания изображения вследствие длительности экспозиции.
Также, устройство может быть изготовлено с изменяемой степенью кривизны световоспринимающей поверхности.