Американские учёные создали прототип плоской камеры без объектива

С момента изобретения фотографии фундаментальной принцип работы фотоаппарата оставался неизменным — свет, проходя через отверстие в передней части камеры, формировал изображение на её задней стенке. Маленькое отверстие камеры обскуры с мизерной светосилой сменилось стеклянными объективами, плёнки и химические фотопластины уступили место электронным сенсорам, но фотоаппарат всё время оставался “трёхмерным” устройством, глубина которого как минимум не уступала ширине и длине.

Учёные из Университета Райса в Хьюстоне (штат Техас) создали прототип фотоаппарата принципиально нового типа — он только ненамного толще самого оптического сенсора. В отличие от условно “плоских” фотоаппаратов, выстроенных по принципу фасеточного глаза насекомых, в камере FlatCam по большому счету не используются ни простые, ни миниатюрные линзы. Продемонстрированные на видео ниже тестовые снимки имеют разрешение 512 на 512 пикселей.

Фотографии сделаны в помещения без дополнительных источников света с выдержкой в 1/50 — 1/100 секунды, цифровая обработка каждого кадра на серийном ноутбуке занимает от 75 миллисекунд, что даёт возможность трудиться в настоящем времени с видео с частотой кадров порядка 10–15 FPS.

Для прототипа учёные забрали создаваемую серийно ПЗС-матрицу Сони ICX285 CCD (pdf). Изображение формируется посредством кодирующей апертуры — намерено подобранного узора прозрачных и непрозрачных областей на поверхности кварцевой пластины, прикреплённой конкретно к сенсору. Это напоминает камеру обскуру, но не с одним, а с множеством отверстий.

Их площадь может составлять порядка 50 процентов от площади сенсора, что на пара порядков больше площади единственного отверстия пинхол-камеры. Исходя из этого светосила FlatCam сравнима со светосилой классических камер. При массовом производстве создание сенсора и кодирующей апертуры возможно совместить в единой технологической операции — с конвейера завода-производителя матриц смогут выходить уже готовые камеры.

Так выглядит узор кодирующей апертуры

Сам принцип кодирующей апертуры не нов — его уже давно используют в рентгеновской и гамма-астрономии. Дело в том, что для этих диапазонов электромагнитных волн нереально либо весьма тяжело создать линзы и зеркала. В оптическом диапазоне до недавнего времени такие камеры безнадежно проигрывали простым, поскольку во-первых, у них значительно хуже соотношение сигнал-шум, а во-вторых, они требуют больших вычислительных мощностей для обработки изображения.

Развитие малошумных чувствительных сенсоров с одной стороны и рост производительности процессоров с другой наконец-то позволили создать фотокамеру с кодирующей апертурой, которая имеет приемлемые характеристики. Через десяток-второй лет скорость и качество обработки изображения с таких камер может возрасти многократно, как это было с простыми цифровыми камерами. Вот, для сравнения, один из первых экспериментальных цветных цифровых снимков, сделанный Брайсом Байером в 1974 году:

Источник фотографии

Фактически перспектива и нулевая толщина весьма недорогого массового производства смогут радикально поменять отечественные представления о возможностях камер. К примеру, совокупность наблюдения из многих сотен малозаметных камер, от которых нереально будет спрятаться в мертвых территориях, и отключить каковые возможно будет разве что замечательным электромагнитным импульсом. Либо сверхлёгкие и компактные совокупности компьютерного зрения для миниатюрных дронов и медицинских зондов.

Либо эластичная плёнка с сетью оптических сенсоров, которой возможно будет придать любую форму.

Случайные записи:

• Разработка нового оптического диода обещает раскупорить одно из узких мест в области оптических вычислений
• Десять миллиардов готовят к телепортации. правительство приступает к обсуждению национальной технологической инициативы

В США создали огнеупорного мягкого робота (новости) http://9kommentariev.ru/

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Американские учёные создали первый в мире наноавтомобиль

  В различных государствах мира уже неоднократно оказались новости о том, что научное сообщество создаёт микророботов, причем, чем дальше, тем эти роботы…

• Ученые создали микроскопический электромеханический выключатель из молекулы днк

  Несколько исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе и Вашингтонского университета показала, что электрической проводимостью молекул ДНК…

• Ученые создали эффективную белковую диету на базе генома

  Несколько европейских ученых создала диету, сбалансированную по количеству аминокислот, на базе генома дрозофил и мышей. На данной диете животные…

• Ученым впервые удалось создать лучи, состоящие из сфокусированных спин-волн

  Исследователи из Факультета физики университета Гетеборга нашли метод синхронизации работы неограниченного количества маленьких генераторов спин-волн….