Новые оптические сенсоры могут привести к созданию 3D-камер на существующей элементной базе

Используя новые методы обработки информации, поступающей от оптического сенсора, учёные из Корнеллского университета (США) под руководством Алёши Молнара, адъюнкт-профессора электротехники и электроники, смогли получить детальное отображение не только интенсивности, но и угла падения входящего света. Как говорит г-н Молнар, это позволяет произвести обратную триангуляцию для каждого элемента изображения, а следовательно, получить объёмное изображение предмета, снимаемого с одной камеры. Каждый 7-микронный элемент разработанного учёными сенсора представляет собой светодиод под парой многоярусных дифракционных решёток.

После того как свет падает на один из элементов сенсора, верхняя решётка пропускает внутрь часть светового потока, создавая при этом дифракционную картинку. При изменении угла падения света меняется взаимодействие этой дифракционной картинки со второй дифракционной решёткой, через которую свет попадает на светодиод, находящийся под элементом сенсора. Первая дифракционная решётка создаёт дифракционную картинку, в то время как вторая позволяет проанализировать её, поясняют авторы устройства. И всё это сделано с использованием стандартной CMOS-технологии построения микросхем, без какого бы то ни было их удорожания.

Итак, все элементы сенсора записывают неодинаковую информацию, поскольку свет падает на каждый из них всегда под другим углом. А значит — обратная триангуляция при цифровой обработке может дать объёмное изображение. (Информация, поступающая на сенсор в целом, может быть обработана при помощи преобразований Фурье, уточняют изобретатели.) Плюс к тому — кроме объёма, появляется возможность фокусировки картинки уже после съёмки объекта. Разработанные в Корнеллском университете оптические сенсоры, использующие стандартные линзы фотоаппарата Nikon, располагают пока 150 тыс. элементов. Полученное почти 1-мегапиксельное изображение удивить, конечно, никого не способно, но, как отмечают авторы, радикально улучшить результат позволит простое масштабирование оптического сенсора.

Г-н Молнар отмечает, что во многом сходную технологию фокусирования после съёмки использует компания Lytro, камеры которой недавно поступили в продажу. Однако разработка его команды позволяет использовать запись получаемых объёмных изображений (с информацией об угле падения света от фотографируемого объекта) в предварительно сжатом формате, да и применяемые алгоритмы обработки объёмности требуют куда меньше вычислительных мощностей, что заметно упрощает практическое использование такого рода оптических сенсоров в фото- и видеокамерах. Подготовлено по материалам Корнеллского университета.

Изображения справа получены до коррекции фокусировки, слева — после. (Фото Cornell University.)

Хочешь узнать больше - читай отзывы

science.compulenta.ru