Lensvrije camera ziet dingen anders

Patrick Gill is opgewonden om me een kleine, wazig ogende foto van de Mona Lisa te laten zien, gedrukt in zwart-wit op een stuk papier. Het is niet veel om naar te kijken, letterlijk, maar het is onmiskenbaar haar, met lang donker haar en die mysterieuze glimlach.

Stel je dit voor: De lensloze camera van Rambus gebruikt een spiraalgeëtst rooster om licht op te vangen. Hier getoond, naast een munt voor vergelijking van de grootte, is een prototype van een rooster dat bovenop een sensor zit.

Intrigerender dan de afbeelding met lage resolutie van da Vinci's meesterwerk is echter hoe de foto is gemaakt: met een lensloze camera die met een diameter van 200 micrometer kleiner is dan een potloodpunt.

Hoewel digitale camera's met lenzen geweldige foto's kunnen maken, is het moeilijk om camera's in kleinere apparaten te krijgen. Het miniaturiseren van lenzen werkt maar tot op zekere hoogte: hoe kleiner ze worden, hoe moeilijker het is om hun precieze gebogen oppervlakken te maken. Gill, senior onderzoeker bij het technologielicentiebedrijf Rambus , denkt dat een manier om dit probleem op te lossen is door de gebogen cameralens te vervangen door een piepkleine sensor die een spiraalvorm gebruikt om licht in kaart te brengen en vertrouwt op een computer om erachter te komen hoe het resulterende beeld eruit zou moeten zien.

Uiteindelijk stelt hij zich voor dat de kleine camera in allerlei dingen wordt ingebouwd, van draagbare gadgets tot beveiligingssystemen tot speelgoed, zonder de kosten of het grootste deel van een camera met een lens te verhogen. Ons doel is om ogen toe te voegen aan elk digitaal apparaat, hoe klein ook, zegt hij.

Het gaat er niet om camera's met een hoge resolutie te bouwen zoals je zou willen op een smartphone, maar om de kleinste, goedkoopste, gemakkelijkst te maken optische sensor te bouwen die nog steeds voldoende informatie kan vastleggen om te laten zien wat er aan de hand is.

Gordon Wetzstein , een onderzoekswetenschapper bij de Camera Culture Group van MIT Media Lab, is optimistisch over de technologie, hoewel hij zegt dat het nog steeds niet duidelijk is hoe goed het zal werken. Behalve dat pixels kleiner worden, hebben we al een tijdje niet echt veel vooruitgang gezien in camerasensoren, zegt hij.

De bovenste afbeelding laat zien wat de sensor vastlegt. De middelste afbeelding is de reconstructie van de computer; het is vager dan het origineel (onderste afbeelding) maar nog steeds herkenbaar.

Gill laat me een prototype sensor zien in het Sunnyvale-kantoor van Rambus die is geëtst met 28 verschillende soorten diffractieve structuren - spiralen en andere vormen zoals een kruis en een vijfhoek. Een klein segment van de chip bevat een spiraal die is gebruikt om een ​​aantal afbeeldingen vast te leggen, waaronder de Mona Lisa-foto die Gill me laat zien, evenals vage afbeeldingen van John Lennon en Georges Seurat's Zwemmers in Asnières .

Wanneer je een foto maakt van een schilderij aan de muur met een gewone digitale camera, focust een lens elk lichtpunt dat het vastlegt op een sensor, waardoor een digitaal bestand wordt gegenereerd dat een computer je als afbeelding kan tonen. Rambus' benadering gebruikt in plaats daarvan een rooster dat is geëtst met een spiraalpatroon waardoor licht vanuit elke oriëntatie kan binnenkomen. De sensor onder het rooster legt een wirwar van spiralen vast die een mens niet als een herkenbare afbeelding zou zien, maar software kan er wel een maken.

Gill gebruikt de afbeelding van Mona Lisa om te demonstreren. Hij laat me een gewone zwart-witafbeelding van het schilderij zien, een vage zwart-witvorm die de wirwar van spiralen aangeeft die de sensor zou vastleggen voor de computer om te interpreteren, en een wazig maar nog steeds herkenbaar zwart-witbeeld van het schilderij zoals softwarematig uit deze gegevens gereconstrueerd.

Gill zegt dat de algoritmen van Rambus gebruikers de computer laten vragen om afbeeldingen met verschillende resoluties te produceren; het hoogste wat hij tot nu toe met prototypes heeft gedaan, is 128 bij 128 pixels, wat volgens hem de mogelijkheden vertegenwoordigt van de sensoren met de hoogste resolutie die Rambus zou maken als het de technologie commercialiseert.

Hoewel er andere lensloze cameraprojecten zijn, zoals een gemaakt door Bell Labs (zie Bell Labs vindt lensloze camera uit), is Gill van mening dat het project waaraan Rambus werkt minder complex is en veel kleiner kan worden gemaakt. De technologie die wordt gebruikt om het te maken, is vergelijkbaar met de CMOS-technologie die wordt gebruikt om computerchips te construeren, dus het kan worden vervaardigd in een reeks chips terwijl het slechts een paar cent aan de totale kosten van elke chip toevoegt.

zich verstoppen