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感測器/MEMS  

新型薄片相機能彎曲變形拍美照

上網時間: 2016年04月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:薄片相機  透鏡陣列  flex-cam  混疊  焦距 

美國哥倫比亞大學(Columbia University)電腦工程系的研究人員開發出一種新型的薄片相機,可包覆在日常生活用品表面,用於捕捉無法以1個或多個傳統相機拍攝的影像。

由哥大教授Shree K. Nayar和T.C. Chang帶領的研究團隊成員還包括該校研究工程師Daniel Sims?、博士後研究員Yonghao Yue,他們設計並製造出一種軟性透鏡陣列,能夠在薄片相機彎曲時調整其光學特性。這種光學可調的特性讓薄片相機能夠在各種變形狀態下產生優質影像。Sims預計將在今年五月於伊利諾州西北大學(Northwestern University)舉行的國際運算攝影會議(ICCP)上發表這項研究的最新進展。

「當今的相機基本上是從空間中的某個單點來捕捉這個世界,」Nayar表示,「儘管相機產業已在縮小相機尺寸與提高影像品質方面取得顯著進展,但我們想探索一種全然不同的成像途徑。我們認為有多種應用需要大尺寸但極薄且高度柔軟的相機。」

如果能夠以低成本(例如一捲塑料或布料)製造這樣的成像系統,就能用來包覆在各種物品上,從街上的電線桿到家具、汽車,甚至是衣服等,以罕見的視野拍攝無縫的寬角畫面。這種設計還可用於打造信用卡般大小的相機,讓拍攝者簡單地透過彎曲來控制視野。

這款新的flex-cam薄片相機採用兩種技術——軟性的偵測器陣列以及可在該陣列上投射高品質影像的薄型光學系統。一種方法是將具有固定焦距的剛性鏡頭附加至軟性陣列的每個偵測器上。然而,在此情況下,如果彎曲相機可能會在相鄰透鏡的視野之間形成「間隙」。這可能會導致擷取的影像發生資訊遺失或出現「混疊」現象。


哥倫比亞大學的研究人員開發出一種新型的薄片相機,可包覆在日常生活用品表面,用於捕捉無法以1個或多個傳統相機拍攝的影像。他們設計並製造出一種軟性透鏡陣列,能夠在薄片相機彎曲時調整其光學特性。這種光學可調的特性讓薄片相機能夠在各種紙材變形狀態下產生優質影像
(來源:Columbia Computer Vision Laboratory, Columbia University)

為了解決這個問題,研究團隊開發出一種以彈性材料製造的自適應透鏡陣列,能讓薄片相機的每個透鏡焦距隨著薄片的局部曲率而改變,從而減少拍攝影像的混疊現象。這種透鏡原有的光學調適功能是被動的,可避免使用複雜的機械或電子機構獨立控制陣列的每個透鏡。

研究人員們藉由最佳化其幾何形狀和材料特性,取得被動自適應透鏡陣列。他們以矽晶製造原型透鏡陣列,並展示薄片相機可在一連串變形後產生高優質影像的能力。這項研究是在Nayar主導的電腦視覺實驗室(Computer Vision Laboratory)進行,並取得了美國海軍辦公室的資助。

「我們開發的自適應透鏡陣列是實現軟性薄片相機的重要步驟,」Nayar表示,「下一步,我們將開發能夠適用於可變形透鏡陣列的大型偵測器陣列。這兩種技術的融合,將為可擴展一連串彎曲成像應用的新型相機鋪路。”

編譯:Susan Hong

(參考原文:Flexible sheet camera captures images with unusual fields of view,by Jean-Pierre Joosting)





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