Aparat bezobiektywowy widzi rzeczy inaczej

Patrick Gill z radością pokazuje mi małe, niewyraźne zdjęcie Mona Lisy, wydrukowane w czerni i bieli na kartce papieru. Nie ma na co patrzeć, dosłownie, ale to bez wątpienia ona, z długimi ciemnymi włosami i tym tajemniczym uśmiechem.

Wyobraź sobie to: Bezobiektywowa kamera Rambusa wykorzystuje spiralnie wytrawioną siatkę do przechwytywania światła. Pokazano tutaj, obok monety do porównania rozmiarów, prototyp kratki umieszczonej na czujniku.

Bardziej intrygujące niż obraz arcydzieła da Vinci w niskiej rozdzielczości jest jednak sposób, w jaki powstał obraz: za pomocą aparatu bez obiektywu, który ma średnicę 200 mikrometrów i jest mniejszy niż ołówek.

Chociaż aparaty cyfrowe z obiektywami mogą robić świetne zdjęcia, trudno jest umieścić aparaty w mniejszych urządzeniach. Miniaturyzacja soczewek działa tylko do pewnego momentu: im są mniejsze, tym trudniej jest precyzyjnie wykonać ich zakrzywione powierzchnie. Gill, starszy naukowiec w firmie zajmującej się licencjonowaniem technologii Rambus , uważa, że ​​jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest zastąpienie zakrzywionego obiektywu aparatu malutkim czujnikiem, który wykorzystuje spiralny kształt do mapowania światła i polega na komputerze, aby określić, jak powinien wyglądać wynikowy obraz.

W końcu wyobraża sobie, że maleńka kamera będzie wbudowana we wszelkiego rodzaju rzeczy, od gadżetów do noszenia, systemów bezpieczeństwa i zabawek, bez konieczności zwiększania kosztów lub zwiększania ilości aparatu z obiektywem. Naszym celem jest dodanie oczu do każdego urządzenia cyfrowego, bez względu na to, jak małe, mówi.

Nie chodzi o to, aby budować kamery o wysokiej rozdzielczości, takie jak na smartfonie, ale raczej o zbudowanie najmniejszego, najtańszego i najłatwiejszego w produkcji czujnika optycznego, który nadal może uchwycić wystarczającą ilość informacji, aby pokazać, co się dzieje.

Gordon Wetzstein , naukowiec z Camera Culture Group w MIT Media Lab, optymistycznie podchodzi do tej technologii, chociaż mówi, że nadal nie jest jasne, jak dobrze będzie ona działać. Poza tym, że piksele stają się coraz mniejsze, tak naprawdę od jakiegoś czasu nie widzieliśmy dużego postępu w czujnikach aparatu, mówi.

Górny obraz pokazuje, co przechwytuje czujnik. Obraz środkowy to rekonstrukcja komputera; jest bardziej rozmyty niż oryginał (dolny obraz), ale nadal rozpoznawalny.

Gill pokazuje mi prototypowy czujnik w biurze Rambusa w Sunnyvale, który został wytrawiony 28 różnymi rodzajami struktur dyfrakcyjnych — spiralami i innymi kształtami, takimi jak krzyż i pięciokąt. Niewielki segment chipa zawiera spiralę, która została wykorzystana do uchwycenia wielu zdjęć, w tym zdjęcia Mony Lisy, które pokazuje mi Gill, a także niewyraźnych przedstawień Johna Lennona i Georgesa Seurata. Kąpiących się w Asnières .

Kiedy robisz zdjęcie obrazu na ścianie zwykłym aparatem cyfrowym, obiektyw skupia każdy przechwycony punkt światła na czujniku, generując plik cyfrowy, który komputer może pokazać jako obraz. Podejście Rambusa wykorzystuje siatkę wyrytą w spiralny wzór, przez którą światło może wchodzić z każdej orientacji. Czujnik pod siatką wychwytuje plątaninę spiral, których człowiek nie widziałby jako rozpoznawalnego obrazu, ale oprogramowanie może przełożyć je na jeden.

Gill używa obrazu Mona Lisy do zademonstrowania. Pokazuje mi regularny czarno-biały obraz obrazu, rozmazany czarno-biały kształt wskazujący na plątaninę spiral, które czujnik przechwyci, aby komputer mógł je zinterpretować, oraz rozmazany, ale wciąż rozpoznawalny czarno-biały obraz obrazu zrekonstruowanego na podstawie tych danych przez oprogramowanie.

Gill mówi, że algorytmy Rambusa pozwalają użytkownikom prosić komputer o tworzenie obrazów w różnych rozdzielczościach; najwyższy, jaki do tej pory osiągnął z prototypami, to 128 na 128 pikseli, co, jak mówi, odzwierciedla możliwości czujników o najwyższej rozdzielczości, które zrobiłby Rambus, gdyby skomercjalizował tę technologię.

Chociaż istnieją inne projekty kamer bezobiektywowych, takie jak ten stworzony przez Bell Labs (patrz Bell Labs wymyśla kamerę bezobiektywową), Gill uważa, że ​​ten, nad którym pracuje Rambus, jest mniej złożony i można go znacznie zmniejszyć. Technologia użyta do jego wykonania jest podobna do technologii CMOS używanej do konstruowania chipów komputerowych, dzięki czemu może być wytwarzana w ramach szeregu chipów, dodając zaledwie kilka centów do całkowitego kosztu każdego chipa.

ukryć