Nova optika ultrahitrih kamer premika meje slikovnih obdelav
09.01.2019
Raziskovalci s Tehnološkega inštituta Massachusetts MIT Media Lab so razvili fotografsko optiko imenovano »časovno zaprta optika«. Z revolucionarno tehnologijo je uporabniku omogočen zajem slik, ki temelji na času odbojev svetlobe v objektivu. Ključna prednost nove tehnike je v zajemu prizora številnih globin z enim zaklopom in brez zamenjav objektivov z različnimi zoomi. Izum, z odmikom od tradicionalnega pristopa zajema slik z nastavitvijo optičnih komponent občutljivih na čas in globino, odpira možnosti razvoja številnih novih zmožnosti kamer.
Raziskovalci z MIT Media Laba so oblikovali novo optiko za ultrahitri senzor fotoaparata z neprekinjeno sledjo, ki razčlenjuje slike iz ultrazvočnih impulzov svetlobe. Kamere z neprekinjeno sledjo in drugi ultrazvočni fotoaparati so bili uporabljeni za zajem bilijona slik v sekundi, za skeniranje prek zaprtih knjig in za uporabo globinskih slik 3D-scen. Svojo tehniko »časovno zložene optike« so določili kot nekaj, zaradi česar se svetlobni signal odraža v ozadju natančno pozicioniranih ogledal znotraj sistema leč. Hitro slikovno tipalo zajema ločeno sliko ob vsakem odbojnem času. Rezultat je zaporedje slik – vsak ustreza drugačni, svoji točki časa in drugačni razdalji od leče. Vsaki sliki je dostopen ob določenem času. Glavni raziskovalec dr. Barak Heshmat, inženir fotonike in futurist, je pojav pojasnil kot trgovanje časa s prostorom ob razčlenjevanju svetlobe, ki prehaja skozi optiko kamere s hitrimi senzorji. »Ko v pravem času pogledate v optiko je ta čas enak pogledu vanjo s prave razdalje. Po tem lahko razporejate optiko na nove načine, z novimi zmožnostmi, ki pred tem niso bili mogoči.«
Raziskovalci so v optično arhitekturo vključili niz polprevodnih vzporednih zrcal, ki zmanjšajo goriščno razdaljo vsakič, ko se svetloba med ogledali odbije. S postavitvijo nabora ogledal med objektivom in senzorjem so raziskovalci z razponom obsevanja skrajšali razdaljo optike, medtem ko so še vedno posneli sliko scene. Sistem raziskovalcev sestavlja komponenta, ki projektira femtosekundni laserski impulz v sceno za osvetlitev ciljnih predmetov. Tradicionalna fotografja optike spreminja obliko svetlobnega signala, ko potuje skozi ukrivljena zrcala. Ta sprememba oblike ustvarja sliko na senzorju. Raziskovalci so optiko usmerili tako, da signal najprej odbije nazaj med ogledali, ki so natančno razporejena za ujem in odboj svetlobe. Vsak odsev so poimenovali »krožno potovanje«. Na vsakem krožnem potovanju, del svetlobe zazna senzor, programiran za sliko v določenem časovnem intervalu (na primer 1-nanosekundni posnetek vsakih 30 nanosekund). Ključna novost dognane tehnologije je, da vsak krog potovanja svetlobe premakne goriščno točko bližje objektivu. Glavni raziskovalec je uspeh raziskovalne skupine strnil, da pri hitrem fotoaparatu ali globinskem senzorju ni več potrebno oblikovati optike na star, konvencionalen in omejen način. »Z optiko lahko odslej storite veliko več, če jo gledate ob pravem času,« zaključuje dr. Heshmat.