Ученые создали самую маленькую гигапиксельную камеру размером в 16 мм



Фото: Duke University Imaging and Spectroscopy Program

Американские физики разработали миниатюрную гигапиксельную камеру AWARE-2, матрица которой состоит из сотен мелких мегапиксельных светочувствительных датчиков, объединенных в "пазл" размером 16 на 16 миллиметров, и опубликовали инструкцию по сборке такого устройства в статье в журнале Nature.

Четкость изображения в цифровых камерах ограничивается размерами светочувствительных элементов - их дальнейшая миниатюризация приводит к росту паразитных токов и другим побочным эффектам. Как правило, для получения снимков с разрешающей способностью в сотни мегапикселей или в гигапиксель фотографы прибегают к двум трюкам - склеиванию изображений, полученных отдельными камерами, или сканируя фотопленку при помощи дорогостоящих и громоздких сканеров. Единственным "настоящим" устройством такого рода является астрономическая камера PS1 на гавайских островах, являющаяся самой большой камерой в мире.



Панорама американского города Сиэтл, подготовленная камерой AWARE2. На полноразмерном снимке видны надписи на уличных знаках и различимы номера машин.


Как объясняют ученые, использование гигантского "пазла" из небольших мегапиксельных сенсоров позволяет решить сразу несколько проблем. Во-первых, каждый элемент камеры не обладает своей собственной микро-линзой, что снижает цену устройства и уменьшает его габариты. Во-вторых, специализированное устройство первичной обработки картинки на каждом отдельном узле "пазл" камеры уменьшает нагрузку на шину передачи данных и центральный процессор устройства.

Брэди и его коллеги собрали экспериментальный прототип камеры, AWARE-2. По своему внешнему виду камера похожа на небольшую полусферу - линзу, на нижнюю часть которой приклеены матрицы микро-камер.
Общий размер камеры составляет всего 16 на 16 миллиметров, она способна работать при комнатной температуре, не требует специального ухода и способна получать три гигапиксельных изображения в минуту. При подготовке одного снимка внутри камеры каждую секунду передается и обрабатывается примерно 500 гигабайтов данных.


Физики проверили свое детище в действии, подготовив панорамы озера Пунго на территории штата Северная Каролина, ландшафта города Дарем и ночного неба. На снимках неба можно отличить отдельные звезды, на панораме города - номера машин, а на изображении озера - увидеть птиц на поверхности воды.
Как полагают ученые, разрешающую способность подобных камер можно развивать - Брэди и его коллеги уже работают над камерой в 10 гигапикселей и планируют начать разработку 50 гигапиксельного устройства. Однако для этого предстоит создать более совершенные линзы и решить проблему тепловыделения - даже гигапиксельная модель выделяет около 430 ватт тепла при подготовке снимка и поэтому требует сложной и громоздкой системы охлаждения.

Источник

«Между прочим, религиозный студент может придти в замешательство, недоумевая зачем бог создаёт проблемы, снабжая хищников красивой адаптацией для ловли добычи, при этом другой рукой снабжая добычу красивой адаптацией, препятствующей этому. Видимо он наслаждается этим спортом как зритель»

Ричард Докинз

Файлы

Генетическая одиссея человека

Рождение разума. Загадки нашего сознания

Как измерили Землю

Язык тела: природа и культура