Безлинзовая камера? Объясните суть!

[velikoff.livejournal.com]

Сегодня на одном русскоязычном сайте наткнулся на статейку, перевод недавноизобретенной камеры без объектива. Не буду говорить адрес перевода, приведу две статьи: оригинал и другое изобретение.


Насколько я понимаю, обычный объектив (линза) в котором за счет преломления света из-за разной скорости прохождения света в зависимости от длины волны и толщины стекла, фокусирует наш мир (большое пространство) на поверхность матрицы фотокамеры (маленькое пространство). И элемент в зависимости от параметров, преобразует облучение в электрический сигнал.

В "изобретенном" нет объектива из линз или микролинз. Как я понял, там какая-то решетка. Да плюс еще и элементы матрицы "записывают" так называемую "линейную комбинацию света от множества элементов пространства".

Хочу уважаемых инженеров, техническим, но понятным языком, объяснить мне суть изобретения.

Если решетка, то там что, дифракция происходит? Если элемент матрицы записывает не один, а много элементов информации, то это что, внутренний объектив? И сколько ж глубина должна быть самой матрицы и сколько элементов должно быть? И самое главное, фокус-то как наводится?! Часто ведь нужно резкость навести на определенный объект, как в изобретении это сделать? Решетку двигать? А или вот взять, к примеру, камеру обскура и ее современные реализации, когда из консервной банки делали камеру. Там же масса трудностей была. Для решения их и придумали объектив! Потом, такие нюансы как широкоугольность, как с ней быть? Был прикол, сделать из сенсора мышки камеру. Ну да, текст она могла бы показать, двумерную картинку, не более. Там все без решетки было.
Ну и прочие вопросы...

Comments

[plc ООО ИТМ (from livejournal.com)]

Теперь, если Вы интересуетесь в плане сделать так, как "должно быть", т.е. правильно и качественно...
Преимущества безлинзовых систем визуализации очевидны:
1. Возможность работы в любом диапазоне частот от рентгеновского до миллиметрового диапазона без применения специальных дорогостоящих линз.
2. Снижение стоимости и веса приборов в десятки и сотни раз.
3. Расширение температурного диапазона работы приборов.
4. Отсутствие искажений, характерных для линзовых систем.
5. Возможность создания приборов с огромной апертурой (сотни квадратных метров), в том числе криволинейной формы, что позволяет принципиально решить проблемы сверхчувствительности и сверхразрешения. Например, кодовая маска прибора может быть выполнена в виде аэродинамического элемента (крыла, фюзеляжа), одновременно выполнять роль солнечной батареи, или, например, выполнять роль крыши или стены здания и т.п.
6. Без механического перемещения элементов системы решаются проблемы фокусировки полезных и дефокусировки мешающих объектов, обеспечивается стереоскопическое зрение и формирование 3D изображения.
7. Без механического перемещения элементов обеспечивается масштабирование объектов в широких пределах, то есть цифровое зуммирование без потери качества, что позволяет, например, детально рассмотреть мельчайшие детали ранее записанного изображения с камер видеонаблюдения.
8. Возможность получения и обработки гиперспектральных изображений.
Нами разработаны принципиально новые алгоритмы быстрой корреляционной обработки сверхдлинных сложных сигналов, которые позволяют создавать безлинзовые оптические системы с практически неограниченными размерами кодовой апертуры и реализовать декодирование изображений высокого качества в реальном времени.
Наиболее эффективно, на наш взгляд, применение технологии в космическом и авиа (в том числе БПЛА) направлении, затем - автомобилестроение, видеомониторинг и т.д.
Традиционный объектив обеспечивает фокусировку изображения объекта на поверхности светочувствительного приемника. Математически эта операция эквивалентна преобразованию Фурье над полем апертуры объектива. При этом чувствительность и разрешающая способность оптического прибора пропорциональны площади объектива. Однако, большой объектив оптического прибора приводит к резкому увеличению его стоимости и веса. Так, для традиционных фотоаппаратов космической и аэроразведки стоимость объектива и его вес составляют более 90 процентов от стоимости и веса оптического прибора.
По мере возрастания практического интереса к ультрафиолетовому и инфракрасному диапазону частот, удельная стоимость объектива еще больше возрастает! Так, в длинноволновом инфракрасном диапазоне могут быть использованы только специальные линзы из германия, сапфира и других полудрагоценных кристаллов, что существенно увеличивает стоимость объектива. При реализации безлинзовой камеры могут быть значительно более дешёвые технологии.

Компания Хитачи год назад объявила о возможности получения видео до 30 кадров в секунду с обработкой на ноутбуке, правда, утаивают размер матрицы, но горда говорят о том, что им удалось в триста раз ускорить расчёты. Это серьёзное заявление! Если наши учёные будут сидеть и... даже не знаю что сказать. то мы опять будем плестись в конце прогресса и кусать локти. покупая за бешеные деньги за рубежом куски песка.

Безлинзовые камеры через 10-15 лет в ряде направлений могут полностью вытеснить традиционную оптику за счёт простоты изготовления и качества получаемых изображений. Можно уже в ближайшем будущем убрать знаменитый "наплыв" на камере айфонов! Вопрос только "кто платит деньги?"!