La fotocamera senza obiettivo vede le cose in modo diverso

Patrick Gill è entusiasta di mostrarmi una piccola immagine sfocata della Gioconda, stampata in bianco e nero su un pezzo di carta. Non è molto da guardare, letteralmente, ma è inconfondibilmente lei, con lunghi capelli scuri e quel sorriso misterioso.

Immaginare questo: La fotocamera senza obiettivo di Rambus utilizza un reticolo inciso a spirale per catturare la luce. Qui, accanto a una moneta per il confronto delle dimensioni, è mostrato un prototipo di una grata che si trova sopra un sensore.

Più intrigante dell'immagine a bassa risoluzione del capolavoro di da Vinci, tuttavia, è il modo in cui è stata creata l'immagine: con una fotocamera senza obiettivo che, con un diametro di 200 micrometri, è più piccola di una punta di matita.

Mentre le fotocamere digitali con obiettivi possono scattare foto fantastiche, è difficile inserire le fotocamere in dispositivi più piccoli. Le lenti miniaturizzate funzionano solo fino a un certo punto: più diventano piccole, più è difficile rendere precise le loro superfici curve. Gill, ricercatore senior presso la società di licenze tecnologiche Rambus , pensa che un modo per risolvere questo problema sia sostituire l'obiettivo curvo della fotocamera con un sensore minuscolo che utilizza una forma a spirale per mappare la luce e si affida a un computer per capire come dovrebbe essere l'immagine risultante.

Alla fine, immagina che la minuscola telecamera venga incorporata in tutti i tipi di cose, dai gadget indossabili ai sistemi di sicurezza ai giocattoli, senza dover aumentare il costo o l'ingombro di una telecamera con un obiettivo. Il nostro obiettivo è aggiungere occhi a qualsiasi dispositivo digitale, non importa quanto piccolo, dice.

Il punto non è costruire fotocamere ad alta risoluzione come vorresti su uno smartphone, ma piuttosto costruire il sensore ottico più piccolo, più economico e più facile da realizzare che possa ancora acquisire informazioni sufficienti per mostrare cosa sta succedendo.

Gordon Wetzstein , un ricercatore presso il Camera Culture Group del MIT Media Lab, è ottimista riguardo alla tecnologia, anche se afferma che non è ancora chiaro come funzionerà. A parte i pixel che diventano più piccoli, non abbiamo visto molti progressi nei sensori della fotocamera per un po', dice.

L'immagine in alto mostra cosa cattura il sensore. L'immagine centrale è la ricostruzione del computer; è più sfocato dell'originale (immagine in basso) ma ancora riconoscibile.

Gill mi mostra un prototipo di sensore nell'ufficio di Sunnyvale di Rambus che è stato inciso con 28 diversi tipi di strutture diffrattive: spirali e altre forme come una croce e un pentagono. Un minuscolo segmento del chip contiene una spirale che è stata utilizzata per catturare una serie di immagini, tra cui l'immagine della Gioconda che Gill mi mostra e le rappresentazioni sfocate di John Lennon e Georges Seurat Bagnanti ad Asnières .

Quando scatti una foto di un dipinto su una parete con una normale fotocamera digitale, un obiettivo focalizza ogni punto di luce che cattura su un sensore, generando un file digitale che un computer può mostrarti come immagine. L'approccio di Rambus utilizza invece una grata incisa con un motivo a spirale attraverso la quale la luce può entrare da ogni orientamento. Il sensore sotto la grata cattura un miscuglio di spirali che un essere umano non vedrebbe come un'immagine riconoscibile, ma che il software può tradurre in una.

Gill usa l'immagine della Gioconda per dimostrare. Mi mostra una normale immagine in bianco e nero del dipinto, una forma in bianco e nero sfocata che indica il miscuglio di spirali che il sensore catturerebbe per essere interpretata dal computer e un'immagine in bianco e nero sfocata ma ancora riconoscibile del dipinto come ricostruito da questi dati dal software.

Gill afferma che gli algoritmi di Rambus consentono agli utenti di chiedere al computer di produrre immagini a varie risoluzioni; il massimo che ha fatto finora con i prototipi è 128 per 128 pixel, che secondo lui rappresenta le capacità dei sensori a più alta risoluzione che Rambus realizzerebbe se commercializzasse la tecnologia.

Mentre ci sono altri progetti di fotocamere senza obiettivo là fuori, come quello creato da Bell Labs (vedi Bell Labs Invents Lensless Camera), Gill crede che quello su cui Rambus sta lavorando sia meno complesso e possa essere reso molto più piccolo. La tecnologia utilizzata per realizzarlo è simile alla tecnologia CMOS utilizzata per costruire i chip dei computer, quindi potrebbe essere prodotto all'interno di una serie di chip aggiungendo solo pochi centesimi al costo complessivo di ciascun chip.

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