Ученые поместили 12 тыс. «фотокамер» в одну

Ученые из Стэнфордского университета создали прототип 3-МП камеры, в которой пиксели объединены в группы по 256 штук, каждая из которых накрыта своей собственной линзой. Такая камера, помимо обычного двумерного изображения, способна фиксировать расстояние до всех объектов сцены, включая попавшие в кадр мельчайшие детали. Обычная цифровая фотокамера имеет один сенсор и один объектив и позволяет делать плоские, двухмерные снимки. Камера с двумя объективами или две камеры, расположенные на расстоянии друг от друга, позволяют делать более интересные стереоскопические снимки. Группа ученых из Стэнфордского университета, Калифорния, Филип Вонг (Philip Wong), Аббас Эль-Гамаль (Abbas El Gamal) и Кейт Файф (Keith Fife) создали прототип 3-МП камеры, в которой пиксели были уменьшены до 0,4 мкм — это в несколько раз меньше, чем в обычных сенсорах. Пиксели были объединены в группы по 256 штук, каждая группа накрыта своей собственной крошечной линзой — всего получилось 12616 групп и линз. "Это то же самое, как если бы у нас было множество камер на одном чипе", — говорит Файф. Такая камера, помимо обычного двумерного изображения, способна фиксировать расстояние до всех объектов сцены, включая попавшие в кадр мельчайшие детали, создавая "матрицу глубины" фотографии. Объектив обычной камеры фокусирует свет на сенсоре, который записывает изображение. Объектив на камере с мультиапертурным сенсором, который создали в Стэнфорде, фокусирует изображение в пятно размером 40 мкм. Получается так, что каждая точка изображения фиксируется четырьмя группами сенсоров. Так как каждая группа находится рядом с другой, изображения снимаются как бы с разных углов, то есть полученные снимки немного отличаются друг от друга. Устройство имеет ряд преимуществ: здесь нет лазеров, громоздкого оборудования и не требуется сложной калибровки. Кроме того, такой сенсор обладает превосходной цветовой точностью. Каждая группа сенсоров фиксирует цвет идентично другой группе. В обычном сенсоре красные пиксели могут находиться рядом с зелеными, что приводит к неточности цветопередачи, — а здесь этого нет. Такой камерой можно сфотографировать лицо — она запишет расстояние до лба, бровей, глаз, носа, рта, подбородка и т.д. На выходе будет обычная двухмерная фотография, к которой прикрепится матрица расстояний. Совершенно очевидно, что подобная разработка может с успехом использоваться для идентификации в системах видеонаблюдения. Однако существует масса областей, где мультиапертурный сенсор сможет найти применение: это и 3D-моделирование, и 3D-печать, и даже создание виртуальных миров. С помощью подобного устройства можно получать фотографии, на которых каждый объект будет в фокусе, или наоборот, выбирать объект, на котором следует сфокусироваться. Мультиапертурный сенсор можно вставить в корпус обычной фотокамеры и даже в сотовый телефон. По словам Файфа, последнее особенно важно, так как сегодня большая часть фотокамер используется в мобильниках. В настоящее время исследователи описывают технологию помещения микролинз на чип обычной фотокамеры. Не исключено, что камеры с такими чипами будут стоить дешевле, чем существующие модели, утверждают ученые, так как качество объектива фотокамеры станет неважным. "Мы полагаем, что конструкция вашей камеры станет проще, в то время как возрастет сложность конструкции полупроводника", — говорит Кейт Файф.