Наше окружение должно быть более «умным» и работать ради нашего же блага. Мы уже носим в кармане больше технологий, чем можем понимать. Но производители смартфонов тоже сталкиваются с ограничениями, например, iPhone 6 (Plus) или многие другие устройства, хоть и обладают очень тонким корпусом, их камеры в итоге немного выступают. Причиной этому служит элементарное ограничение конструкции линз. Это ограничение является препятствием не только в смартфонах, но и когда речь заходит о других маленьких камерах.
Компания Rambus представила технологию Lensless Smart Sensor (LSS), которая не требует установки линз непосредственно перед сенсором. Как работает эта функция и какие преимущества она предлагает при сборе оптической информации, мы расскажем немного позднее. Очевидно то, что LSS выигрывает уже в сфере применения сенсоров. В то время, как самый маленький оптический сенсор с линзами должен обладать диаметром как минимум 1,5 мм, LSS будет размером всего 0,055 мм. Таким образом единственным ограничением станет только размер самого сенсора. Добавьте сюда высоту LSS, которая составляет менее 1 мм. LSS также предлагает угол обзора, равный 140 градусам, и это без использования какой-либо оптики.
Rambus Lensless Smart Sensors
Большее значение это имеет для инфракрасных камер. Здесь хорошие камеры стоят дорого не из-за CMOS-матрицы, а из-за оптической системы, которую невероятно сложно изготовить и настроить так, чтобы на сенсор попадала нужная информация. Здесь Rambus также видит огромные преимущества LSS перед существующими системами.
Вместо оптической линзы в LSS используется спиральная конструкция из силикона со специальным фрактальным рисунком. Rambus не сообщает конкретные детали, потому что эта технология в LSS является настоящей инновацией. Сам сенсор – это обычная матрица CMOS. Спиральная линза создает уникальную интерферентную структуру. Частицы света начинают вести себя как волна – это называется двойственная природа света. Предпосылкой создания таких линз стало то, что длина волны света λ меньше, чем расстояние между двумя щелями, через которые она проходит. Благодаря этому свойству LSS может быть использован на практике. Более подробную информацию о двойственности природы света и эксперименте на двух щелях можно прочитать на Wikipedia.
Rambus Lensless Smart Sensors
LSS собирает информацию не в том виде, в котором её привык видеть человеческий глаз. Изображение, проходящее через спиральную линзу, образует так называемую «кляксу», которая дает только первоначальное представление о предмете. Данная информация обретает привычный вид только после некоторых преобразований Фурье. Но такой тип обработки информации вряд ли можно назвать удобным, потому что зачастую изображение будет весьма абстрактным для восприятия, и может послужить только для определения положения предмета, например, положения глаз пользователя очков виртуальной реальности.
LSS может работать значительно лучше при более низком разрешении. Например, инфракрасные сенсоры, которые используются для окулографии, работают при разрешении 640 х 480. С использованием LSS можно добиться такой же или более высокой точности даже при разрешении 200 x 200 пикселей. Посредством определенных вычислений и преобразований Фурье можно добиться даже не 2D, а 3D представления объекта. Кроме этого, меньший размер, а также меньшее разрешение означают снижение энергопотребления. А отказ от традиционных линз делать производство дешевле.
Нам стали известны также возможные области применения LSS. К ним относятся, например, очки виртуальной или дополненной реальности, где сенсоры, расположенные в тонкой оправе, смогут определять положение глаза (окулография). В автомобильной промышленности такие сенсоры смогут заменить сенсоры веса, которые устанавливаются под сиденье и включают только определенные подушки безопасности во время аварии. Также они могут использоваться для более точного контроля над кондиционированием помещения.
Rambus Lensless Smart Sensors
Конечно, Rambus озадачена идеями «умного» дома. Но кто сейчас желает обладать камерами на всех четырех стенах своего жилища? LSS же предлагает мониторинг дома, не раскрывая личной информации, поскольку сенсор не умеет распознавать «реальное» изображение. Однако эта камера сможет отличить кота от грабителя.
Lensless Smart Sensors является второй после шифрования и безопасности смартфонов областью деятельности Rambus. Где и когда мы увидим LSS в действии, станет понятно в ближайшие месяцы.