211service.com
Objektivfri kamera ser saker annorlunda
Patrick Gill är exalterad över att visa mig en liten, suddig bild av Mona Lisa, tryckt i svartvitt på ett papper. Det är inte mycket att titta på, bokstavligen, men det är omisskännligt hon, med långt mörkt hår och det mystiska leendet.
Föreställ dig detta: Rambus linslösa kamera använder ett spiraletsat galler för att fånga ljus. Här visas, bredvid ett mynt för storleksjämförelse, en prototyp av ett galler som sitter ovanpå en sensor.
Mer spännande än den lågupplösta bilden av da Vincis mästerverk är dock hur bilden skapades: med en linsfri kamera som, med en diameter på 200 mikrometer, är mindre än en pennspets.
Medan digitalkameror med objektiv kan ta fantastiska bilder, är det svårt att få in kameror i mindre enheter. Miniatyriserande linser fungerar bara till en viss punkt: ju mindre de blir, desto svårare är det att göra sina exakta krökta ytor. Gill, senior forskare vid teknologilicensföretaget Rambus , tror att ett sätt att lösa det här problemet är att ersätta den böjda kameralinsen med en liten sensor som använder en spiralform för att kartlägga ljus och förlitar sig på en dator för att ta reda på hur den resulterande bilden ska se ut.
Så småningom föreställer han sig att den lilla kameran byggs in i alla möjliga saker, från bärbara prylar till säkerhetssystem till leksaker, utan att behöva lägga till kostnaden eller omfattningen av en kamera med en lins. Vårt mål är att ge ögonen på alla digitala enheter, oavsett hur små, säger han.
Poängen är inte att bygga högupplösta kameror som du vill ha på en smartphone, utan snarare att bygga den minsta, billigaste, enklaste optiska sensorn som fortfarande kan fånga tillräckligt med information för att visa vad som händer.
Gordon Wetzstein , en forskare vid MIT Media Labs Camera Culture Group, är optimistisk om tekniken, även om han säger att det fortfarande inte är klart hur bra det kommer att fungera. Förutom att pixlarna blir mindre har vi inte riktigt sett några framsteg i kamerasensorer på ett tag, säger han.
Den översta bilden visar vad sensorn fångar. Den mittersta bilden är datorns rekonstruktion; den är suddigare än originalet (nedre bilden) men fortfarande igenkännbar.
Gill visar mig en prototypsensor på Rambus Sunnyvale-kontor som har etsat med 28 olika typer av diffraktiva strukturer - spiraler och andra former som ett kors och en femhörning. Ett litet segment av chipet innehåller en spiral som har använts för att fånga ett antal bilder, inklusive Mona Lisa-bilden som Gill visar mig samt suddiga skildringar av John Lennon och Georges Seurats Badgäster på Asnières .
När du tar en bild av en målning på en vägg med en vanlig digitalkamera fokuserar en lins varje ljuspunkt den fångar på en sensor, vilket genererar en digital fil som en dator kan visa dig som en bild. Rambus tillvägagångssätt använder istället ett galler etsat med ett spiralmönster genom vilket ljus kan komma in från varje orientering. Sensorn under gallret fångar ett virrvarr av spiraler som en människa inte skulle se som en igenkännbar bild, men programvara kan översättas till en.
Gill använder Mona Lisa-bilden för att demonstrera. Han visar mig en vanlig svartvit bild av målningen, en suddig svartvit form som indikerar virrvarret av spiraler som sensorn skulle fånga för att datorn skulle tolka, och en suddig men fortfarande igenkännbar svartvit bild av målningen som rekonstruerad från dessa data med programvara.
Gill säger att Rambus algoritmer låter användare be datorn att producera bilder i olika upplösningar; det högsta han har gjort hittills med prototyper är 128 gånger 128 pixlar, vilket han säger representerar kapaciteten hos de sensorer med högsta upplösning som Rambus skulle göra om den kommersialiserar tekniken.
Medan det finns andra objektivfria kameraprojekt där ute, som ett skapat av Bell Labs (se Bell Labs uppfinner objektivslös kamera ), menar Gill att det som Rambus arbetar med är mindre komplext och kan göras mycket mindre. Tekniken som används för att tillverka den liknar CMOS-tekniken som används för att konstruera datorchips, så den kan tillverkas inom en rad chips samtidigt som den lägger bara några cent till den totala kostnaden för varje chip.