
Rambus公司的无镜头相机使用螺旋状蚀刻的光栅来捕捉光线。图中所示是一款安装在传感器上方的格栅的原型,为了比较大小,旁边放了一枚硬币。
帕特里克·吉尔(Patrick Gill)兴奋地向我展示一幅很小很模糊的《蒙娜丽莎》,画像是黑白打印的。这幅画其实没什么可看,但却真的是蒙娜丽莎,留着长长的黑发,带着谜一般的微笑。
不过,比起这张低分辨率的达·芬奇名作本身,它的诞生过程更有意思:它由一个仅宽200微米的无镜头相机拍摄。这个相机比铅笔尖还小。
尽管数码相机能够拍出很棒的图片,但让照相机变小十分困难。镜头尺寸只能缩小到某个限度:尺寸缩得越小,要制造出精确的镜头曲面就越困难。作为技术授权公司Rambus的高级研发人员,吉尔认为解决这个问题的办法之一,是用螺旋形的微型传感器取代曲面镜头来捕捉光线,并靠计算机算出最后的成像结果。
他预计,最终所有设备(从可穿戴设备到安保系统再到玩具)中都可以在不增加成本,也不用安装大体积镜头相机的前提下安装他的微型摄像头。他说:“我们的目标是把所有数字设备装上眼睛,不管这些设备有多小。”
这么做的原因不是要造出智能手机上那样的高分辨率相机,而是要造出最小、最便宜、最容易制造的光学传感器,可以捕捉到拍摄对象的足够信息。
戈登·韦茨施泰因(Gordon Wetzstein)是麻省理工学院媒体实验室摄影文化团队(MIT Media Lab’s Camera Culture Group)的研究人员,他对该技术的前景表示乐观,但不确定究竟会获得多大成功。“除了像素表小之外之外,在相机传感器领域,我们很长时间没有取得真正的进步了。”

上图是传感器捕捉到的图像,中图是计算机重新生成的图像,它比原图(下图)模糊,但仍然可以辨认。
在Rambus公司位于森尼维尔(Sunnyvale)的办公室,吉尔向我展示了蚀刻出28种不同衍射结构的传感器原型,有螺旋形,还有十字形和五边形等等。芯片的一个小部分里还含有一个螺旋形结构,用来捕捉大量图像,其中就包括吉尔向我展示的那幅《蒙娜丽莎》,还有模糊不清的约翰·列侬(John Lennon)像以及乔治·秀拉(Georges Seurat)的画作《阿尼埃尔的浴场》(Bathers at Asnières)。
当你用一般的数码相机拍壁画时,相机镜头会对传感器捕捉到的每个光点对焦,生成一个数字文件,由计算机将文件显示为图像。而Rambus公司则使用螺旋状的蚀刻栅格,光可以从任何方向通过这些栅格进入相机。栅格下方的传感器会捕捉到一团人眼无法识别的螺旋状图样,但通过软件可以将其转换成可识别的图像。
吉尔使用蒙娜丽莎的图片来做演示,他向我展示了《蒙娜丽莎》的普通黑白照片;一团由传感器捕捉供计算机解析的模糊黑白图样;以及由软件根据这一数据重组出来的《蒙娜丽莎》黑白照片,虽然模糊,但还辨认得出。
吉尔表示,Rambus公司的算法让用户能够命令计算机生成不同分辨率的图片;目前他使用这一原型机生成的最高分辨率是128×128像素。他表示,如果公司的技术能够商业化,这将代表着公司能够制造出的分辨率最高的传感器。
虽然现在也有其他的无镜头相机项目(比如贝尔实验室的项目),但吉尔认为,Rambus公司研发中的这款相机更简单,而且尺寸也可以小得多。相机的制造技术与制造计算机芯片的CMOS技术类似,所以只要把每片相机的总体成本增加几美分,就能成批制造相机。
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