Cảm biến dẻo: Cách mạng đổi mới máy ảnh số
15:00, 29/04/2013
Các nhà khoa học tại Trường Đại học Johannes Kepler, Áo vừa phát triển một kỹ thuật mới mang lại nhiều chức năng đặc biệt cho các loại máy ảnh số hiện nay. Bước đột phá này có thể đưa máy ảnh số lên một bậc cao mới trong nhiều năm tới.
Cảm biến mới bằng polime dẻo
Cốt lỗi của phát hiện mới chính là việc sử dụng tấm polime dẻo và trong suốt thay thế cho các cảm biến siêu nhỏ trong máy ảnh. Những tấm phim này sẽ hấp thu ánh sáng đi vào nhờ sử dụng các phân tử huỳnh quanh và đưa một phần ánh sáng đó tới chuỗi cảm biến xử lý. Đây là công nghệ chụp ảnh hoàn toàn mới phù hợp cho các thác táo điều khiển bằng cử chỉ thay vì điều khiển cảm ứng như hiện nay. Chính vì thế mà khi triển khai công nghệ này, giao diện người dùng của máy ảnh sẽ có những thay đổi nhất định. Do không cần tới các cấu trúc mạch điện nên loại cảm biến mới rất linh hoạt, chúng có thể uốn cong và hoàn toàn trong suốt.
Loại cảm biến mới được phát triển dựa trên kỹ thuật tấm phim polyme mà chúng vẫn thường biết tới với cái tên Luminescent Concentrator (LC). Các tấm cảm biến này sẽ được phủ những phân tử huỳnh quanh siêu nhỏ có tác dụng hấp thu một chiều dài bước sóng nhất định (ví dụ: ánh sáng xanh da trời) rồi sau đó phát lại ở một chiều dài bước sóng dài hơn (ánh sáng xanh lá cây chẳng hạn). Trong khi phần lớn ánh sáng được hấp thụ bởi tấm polyme thì phần còn lại đi xuyên qua tấm phim vào các góc và được thu lại bởi các cảm biến quang học gắn tại đó. Các cảm biến này sẽ gửi thông tin tới máy tính để tái tạo thành một bức hình đen trắng. Và đó chính là nguyên tắc hoạt động cơ bản của loại cảm biến mới này.
Để tấm LC có thể hoạt động như một bộ lấy sáng, các nhà nghiên cứu phải xác định chính xác các vị trí mà ánh sáng đập vào bề mặt tấm phim. Đây thực sự là một thử thách bởi tấm polyme không thể phân chia thành các điểm ảnh riêng lẻ như trong cảm biến CCD của máy ảnh. Giải pháp đưa ra ở đây là áp dụng một kỹ thuật có tên là suy giảm nguồn sáng.
Về cơ bản, ánh sáng chuyển động càng dài thì càng mờ đi. Người ta sẽ đo được độ sáng tương ứng của nguồn sáng khi nó tiếp xúc với cảm biến, và do vậy có thể tính toán được nguồn sáng từ đâu. Sau đó hình ảnh sẽ được tái tạo nhờ sử dụng kỹ thuật tương tự như quét CT.
Cũng cần biết rằng trong kỹ thuật CT, người ta không thể tái tạo được hình ảnh từ một phép đo X-ray và quét hướng thông thường. Nhưng với nhiều phép đo cùng lúc và quét ở nhiều hướng và vị trí khác nhau thì điều này hoàn toàn có thể làm được. Hệ thống ảnh mới cũng hoạt động theo cách tương tự nhưng thay thay cho tia X-ray là các tia ánh sáng. Hiện tại, ảnh chụp thử với công nghệ mới chưa được sắc nét cho lắm nhưng các nhà nghiên cứu đang tìm cách tăng độ phân giải hình ảnh lên mức màu RGB bằng cách đặt mỗi lớp huỳnh quanh ở một độ dài bước sóng khác nhau.
Độ phân giải hình ảnh của thiết kế mẫu hiện đang ở mức 32x32 pixel. Lý do chủ yếu là do sử dụng các bán dẫn giá rẻ với khả năng chuyển đổi tín hiệu-độ nhiễu còn hạn chế. Các nhà nghiên cứu đang dự kiến phát triển nguyên mẫu chất lượng cao hơn trên cả hai phương diện này. Bằng các kỹ thuật làm mẫu tiên tiến, người ta có thể nâng độ phân giải hình ảnh bằng cách tái xây dựng hình ảnh tại nhiều vị trí khác nhau trên tấm phim mà không cần phải nâng cấp các bán dẫn.
Công nghệ mới sẽ được ứng dụng trong các lĩnh vực điều khiển hiển thị bằng cử chỉ dành cho máy tính hoặc game video mà không cần tới camera hoặc các thiết bị theo dõi chuyển động gắn ngoài. Do các lớp vật liệu trong suốt nên người ta có thể sử dụng nhiều tấm phủ huỳnh quang khác nhau để thu hình ảnh màu. Các nhà nhiên cứu cũng đang tính tới việc gắn loại cảm biến mới này trước cảm biến CCD phân giải cao trong máy ảnh.
Điều này sẽ cho phép thu được hai hình ảnh cùng lúc ở mức phơi sáng khác nhau, giúp tạo ra các bức ảnh có độ phân giải cao hơn, giảm thiểu khả năng ảnh bị thiếu sáng hoặc thừa sáng, rất thích hợp cho các bức ảnh HDR và ảnh có độ tương phản cao. Đó chỉ là một trong số những ứng dụng ban đầu của công nghệ mới, người ta hy vọng sẽ còn rất nhiều các ứng dụng khác đang chờ được khai phá và khi đó nó sẽ thực sự là cuộc cách mạng mới đối mới dòng máy ảnh trong tương lai.
Cảm biến mới bằng polime dẻo
Loại cảm biến mới được phát triển dựa trên kỹ thuật tấm phim polyme mà chúng vẫn thường biết tới với cái tên Luminescent Concentrator (LC). Các tấm cảm biến này sẽ được phủ những phân tử huỳnh quanh siêu nhỏ có tác dụng hấp thu một chiều dài bước sóng nhất định (ví dụ: ánh sáng xanh da trời) rồi sau đó phát lại ở một chiều dài bước sóng dài hơn (ánh sáng xanh lá cây chẳng hạn). Trong khi phần lớn ánh sáng được hấp thụ bởi tấm polyme thì phần còn lại đi xuyên qua tấm phim vào các góc và được thu lại bởi các cảm biến quang học gắn tại đó. Các cảm biến này sẽ gửi thông tin tới máy tính để tái tạo thành một bức hình đen trắng. Và đó chính là nguyên tắc hoạt động cơ bản của loại cảm biến mới này.
Để tấm LC có thể hoạt động như một bộ lấy sáng, các nhà nghiên cứu phải xác định chính xác các vị trí mà ánh sáng đập vào bề mặt tấm phim. Đây thực sự là một thử thách bởi tấm polyme không thể phân chia thành các điểm ảnh riêng lẻ như trong cảm biến CCD của máy ảnh. Giải pháp đưa ra ở đây là áp dụng một kỹ thuật có tên là suy giảm nguồn sáng.
Cũng cần biết rằng trong kỹ thuật CT, người ta không thể tái tạo được hình ảnh từ một phép đo X-ray và quét hướng thông thường. Nhưng với nhiều phép đo cùng lúc và quét ở nhiều hướng và vị trí khác nhau thì điều này hoàn toàn có thể làm được. Hệ thống ảnh mới cũng hoạt động theo cách tương tự nhưng thay thay cho tia X-ray là các tia ánh sáng. Hiện tại, ảnh chụp thử với công nghệ mới chưa được sắc nét cho lắm nhưng các nhà nghiên cứu đang tìm cách tăng độ phân giải hình ảnh lên mức màu RGB bằng cách đặt mỗi lớp huỳnh quanh ở một độ dài bước sóng khác nhau.
Độ phân giải hình ảnh của thiết kế mẫu hiện đang ở mức 32x32 pixel. Lý do chủ yếu là do sử dụng các bán dẫn giá rẻ với khả năng chuyển đổi tín hiệu-độ nhiễu còn hạn chế. Các nhà nghiên cứu đang dự kiến phát triển nguyên mẫu chất lượng cao hơn trên cả hai phương diện này. Bằng các kỹ thuật làm mẫu tiên tiến, người ta có thể nâng độ phân giải hình ảnh bằng cách tái xây dựng hình ảnh tại nhiều vị trí khác nhau trên tấm phim mà không cần phải nâng cấp các bán dẫn.
Công nghệ mới sẽ được ứng dụng trong các lĩnh vực điều khiển hiển thị bằng cử chỉ dành cho máy tính hoặc game video mà không cần tới camera hoặc các thiết bị theo dõi chuyển động gắn ngoài. Do các lớp vật liệu trong suốt nên người ta có thể sử dụng nhiều tấm phủ huỳnh quang khác nhau để thu hình ảnh màu. Các nhà nhiên cứu cũng đang tính tới việc gắn loại cảm biến mới này trước cảm biến CCD phân giải cao trong máy ảnh.
Điều này sẽ cho phép thu được hai hình ảnh cùng lúc ở mức phơi sáng khác nhau, giúp tạo ra các bức ảnh có độ phân giải cao hơn, giảm thiểu khả năng ảnh bị thiếu sáng hoặc thừa sáng, rất thích hợp cho các bức ảnh HDR và ảnh có độ tương phản cao. Đó chỉ là một trong số những ứng dụng ban đầu của công nghệ mới, người ta hy vọng sẽ còn rất nhiều các ứng dụng khác đang chờ được khai phá và khi đó nó sẽ thực sự là cuộc cách mạng mới đối mới dòng máy ảnh trong tương lai.
Khương Trung
Nữ chủ xe VinFast Feliz S: Thiết kế ấn tượng, tiết kiệm, đường ngập vẫn chạy băng băng
02:14 pm, 22/11/2024
