Но профессор электротехники и компьютерной инженерии Университета штата Юта Раджеш Менон разработал новый цветной фильтр камеры, который пропускает в три раза больше света, чем обычные фильтры, в результате чего получаются гораздо более чистые и точные снимки, сделанные при слабом освещении. Новый фильтр можно использовать для любых цифровых фотоаппаратов, но Menon разрабатывает его специально для камер смартфонов.
Менон и докторант Пэн Ван описывают изобретение в журнале Optica.«В целом телефоны с камерой очень хороши, но они не очень хороши при слабом освещении», — говорит Менон. «Если вы отправитесь в поход вечером и сфотографируете небо, вы увидите, что оно очень зернистое. Фотографирование при слабом освещении не совсем подходит, и мы пытаемся это исправить. Это последний рубеж мобильной фотографии».
В традиционных цифровых камерах, будь то наведи и снимай камеры, или ныне широко распространенные камеры для смартфонов, используется электронный датчик, который собирает свет для создания изображения. Над датчиком расположен фильтр, позволяющий использовать три основных цвета: красный, синий и зеленый.
Но при этом естественный свет попадает на фильтр, и фильтр поглощает две трети цветового спектра, чтобы пропустить каждый из трех основных цветов.«Если задуматься, это очень неэффективный способ получить цвет, потому что вы поглощаете две трети падающего света», — говорит Менон. «Но именно так это делалось с 1970-х годов. Так что за последние 40 лет в этой технологии мало что изменилось».Решение Menon — использовать цветной фильтр, который пропускает весь свет к датчику камеры.
Он делает это с помощью комбинации программного и аппаратного обеспечения.Menon разработал новый цветной фильтр толщиной около микрона (в 100 раз тоньше человеческого волоса).
Это стеклянная пластина, на которой на одной стороне выгравированы микроскопические выступы, которые определенным образом изгибают свет, проходя сквозь него, и создают серию цветовых узоров или кодов. Затем программное обеспечение считывает коды, чтобы определить, какого они цвета.Вместо того, чтобы просто считывать три цвета, этот новый фильтр создает как минимум 25 новых кодов или цветов, которые проходят через фильтр и достигают сенсора камеры, создавая гораздо более точные фотографии и почти без цифровой зернистости.«Вы получаете гораздо больше информации о цвете, чем обычная цветная камера.
С обычной камерой вы видите только красный, зеленый или синий. Мы можем сделать 25 или больше», — говорит Менон. «Это не только лучше при слабом освещении, но и более точное представление цвета».
В конечном счете, новый фильтр также может быть дешевле для внедрения в производственный процесс, потому что его проще построить по сравнению с существующими фильтрами, которые требуют трех этапов для создания фильтра, который считывает красный, синий и зеленый свет, говорит Менон.Эта новая технология не только значительно улучшит камеры потребительских смартфонов, но также может использоваться в промышленных приложениях, таких как роботы, камеры видеонаблюдения и дроны. Например, его можно использовать для беспилотных автомобилей, чтобы помочь им лучше распознавать объекты на дороге в ночное время. Или он может быть встроен в беспилотные летательные аппараты для сельского хозяйства, чтобы лучше определять поврежденные посевы.
«В будущем вам нужно думать о разработке камер не только для людей, но и для программного обеспечения, алгоритмов и компьютеров», — говорит Менон. «Тогда технология, которую мы разрабатываем, окажет огромное влияние».Менон впервые придумал эту идею, пытаясь создать спектрометр нового типа, устройство, которое считывает длину волны или частоту света. Он понял, что преобразование спектральной информации в цвет для спектрометра можно применить к формированию цветных изображений. Его исследование финансировалось Управлением военно-морских исследований США и НАСА и будет использоваться в космосе для фотографирования объектов, сближающихся с Землей, таких как астероиды.
С тех пор Менон создал компанию Lumos Imaging для коммерциализации нового фильтра для использования в смартфонах и сейчас ведет переговоры с несколькими крупными производителями электроники и камер, чтобы вывести эту технологию на рынок. Он говорит, что первые коммерческие продукты, использующие этот фильтр, могут быть выпущены через три года.