物聯網:無鏡頭攝像機的另類視角
一個小到看不見的攝像頭可以看清物聯網。
Patrick Gill 興奮地向筆者展示了一張黑白色打印的小尺寸、模糊的蒙娜麗莎圖片。這張圖片很模糊,看不清楚多少內容,但是能辨認出是蒙娜麗莎,一頭長發,還有那神秘的微笑。
除了這張模糊的圖片,更讓人感興趣的是這張圖片究竟是怎么拍攝的:它使用一個 200 微米直徑的無鏡頭攝像機拍攝的。這個攝像機的鏡頭比鉛筆的尖還要細小。
我們都知道現在的(帶鏡片的)數碼相機都可以排除非常棒的照片,但是這種攝像頭很難放進小型設備中。雖然說攝像頭可以做得更小一些,但是也有一個極限:攝像頭越小,約難制作這么小的弧形鏡頭。科技授權公司 Rambus 的資深科學家 Gill 認為解決這一問題的一個方法就是去掉弧形鏡頭,換上是用六角螺旋形狀的傳感器來捕獲光線,然后利用計算機來計算出圖片上畫面的樣子。
所以,Gill 認為這種超小的攝像頭可以放入各種設備中去,比如說可穿戴設備、安保系統、兒童玩具,可以保證不增加體積或者在設備機身上突出一個攝像頭。“我們的目標就是讓所有的數碼設備都長個眼鏡,不管設備體積有多小。”
該產品的關鍵不是開發出一款能像智能手機上的攝像頭一樣的高分辨率攝像頭,而是開發出一種體積最小、價格最低、簡單易用的光學感應器,能在其工作的時候采集到必要的圖片信息。
麻省理工學院媒體實驗攝像頭文化組的研究科學家 Gordon Wetzstein 對此技術表示樂觀,盡管他說對這項技術的應用還不明朗。“除了圖片上的像素越來越密集,攝像頭傳感器領域很長時間沒有多少進步了。”
Gill 向筆者展示了 Rambus 這款傳感器的原型,這款傳感器在成品之前有 28 個相似的開發原型,有螺旋圖形還有其他像是五角形、線圈之類的圖案。芯片上的一個小部件包含一個六角螺旋圖形,它被用來采集一定數量的圖片信息,就是它拍攝出了上文所說的蒙娜麗莎圖片。
當用普通數碼相機對著墻上的畫拍攝的時候,攝像機的鏡頭會聚集每一個進入傳感器的光線點,生成一個數字文件,然后計算機解讀文件后在電腦屏幕上顯示這個圖像。而 Rambus 的無鏡頭傳感器用一個螺旋圖案的收集所有角度的光線,然后傳感器下面的格子將混亂的螺旋光線變成人眼無法辨識的圖像文件,但是可以通過軟件將其翻譯成一張分辨率比較低圖片。
Gill 用蒙娜麗莎的圖片進行了解釋。他向我展示了一張清晰的黑白色照片,一張模糊的黑白照片但是可以看出上面的螺旋圖案(這些圖案可以被計算機翻譯,這是介于第一張和第三張的中間處理過程),一張模糊但可以辨別內容的黑白照片(經過計算機翻譯之后的照片)。
Gill 說 Rambus 的算法可以讓計算機生成各種分辨率的圖片,到目前為止可以做到的最大分辨率為 128X128,這也是 Rambus 商用之后可用的最高分辨率。
雖然市面上也有一些無鏡頭的攝像機,比如說貝爾實驗室也研發出了無鏡頭相機,Gill 認為 Rambus 的解決方案更簡單,而且攝像機的體積可以做得更小。這項技術以后可能就跟 CMOS 技術一樣,人們在做手機的時候都會往里面放上這么一個小部件,以后的電子產品只需要多增加幾分錢、幾毛錢的成本就可以添加一個這種無鏡頭的攝像機。
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