انحصاری: دوربین تلفن هوشمند شما می تواند با این فناوری ارتقاء زیادی پیدا کند

وقتی با گوشی هوشمند خود عکس می گیرید، دوربین نور را می گیرد و آن را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند تا یک تصویر دیجیتال بسازد. اما فیلتر بایر - یک لایه قرمز، سبز و آبی که بالای حسگر قرار می گیرد و به تصاویر شما رنگ می دهد - حدود 60 درصد از آن نور را قبل از رسیدن به سنسور جذب و هدر می دهد. برای ایجاد یک پیکسل قرمز، فیلتر نور آبی و سبز را مسدود کرده و دور می اندازد. اکنون شرکت بوستون متالنز یک استارت آپ اسرائیلی به نام PxE Holographic Imaging را خریداری کرده است که یک لایه نوری جدید به نام HoloCoder توسعه داده است.

این ساختار میکروسکوپی مستقیما در بالای سنسور تصویر قرار می گیرد و نور را منعکس می کند و به جای جذب امواج نور، آنها را خم می کند. با توجه به اینکه HoloCoder امواج نور را به‌جای مسدود کردن پیکسل‌های سنسور هدایت می‌کند، حسگر دوربین می‌تواند تا ۲.۵ برابر بیشتر نور را جمع‌آوری کند. چنین جهشی در توانایی جمع آوری نور می تواند به طور چشمگیری عکاسی در نور کم و محدوده دینامیکی گوشی هوشمند را بهبود بخشد. یک مزیت ثانویه شگفت‌انگیز نیز وجود دارد: فناوری HoloCoder می‌تواند همزمان اطلاعات عمق سه بعدی را ضبط کند.

اکثر گوشی‌های هوشمند از دوربین‌های ثانویه، سنسورهای عمق اختصاصی یا حدس‌زنی هوش مصنوعی برای تشخیص فاصله بین دوربین و سوژه استفاده می‌کنند تا در مورد میزان عمقی که باید در ویژگی‌هایی مانند حالت پرتره نشان داده شود، قضاوت کنند. با ادغام حسگر نور و تشخیص عمق در یک لایه، HoloCoder قول می‌دهد که وسایل الکترونیکی پشت تلفن هوشمند شما را ساده‌تر کند و در فضا و قدرت پردازش صرفه‌جویی کند. کسب PxE - که جزئیات آن فاش نشده است - برای Metalenz منطقی است.

این شرکت در سال 2021 به صورت عمومی راه اندازی شد و پیشگام تجاری سازی متاسرفیس ها بود، یک سیستم لنز مسطح با نانوساختارهایی که نور را خم می کند و نیاز به چندین عنصر لنز روی سنسور دوربین را کاهش می دهد و در عین حال نور بیشتری را نیز می گیرد. این شرکت امروز بیش از 300 میلیون دستگاه از این اپتیک های متاسطحی را به دستگاه های مصرف کننده ارسال کرده است. این فناوری همچنین می‌تواند داده‌های قطبی‌سازی را ضبط کند و متالنز در حال همکاری با کوالکام است تا یک سیستم احراز هویت بیومتریک چهره مؤثرتر و ایمن‌تر برای اندروید به نام Polar ID ایجاد کند تا رقیب Face ID اپل باشد که انتظار می‌رود در توسعه‌دهندگان مصرف‌کننده عرضه شود.

یخ ها در پایان سال 2027 راب دیولین، مدیرعامل و بنیانگذار متالنز، به WIRED می‌گوید که رویکرد PxE با الگوبرداری از ساختارهای میکروسکوپی مستقیما بر روی یک حسگر تصویر برای باز کردن قفل داده‌های نوری که سیستم‌های دوربین معمولی دور می‌اندازند، رویکرد شرکت خود را منعکس می‌کند. اپل، سامسونگ، گوگل – همه در حال مبارزه برای بهبود دوربین قابل مشاهده هستند، درست است؟ دولین می گوید.

بسیاری از کارهایی که آن‌ها انجام می‌دهند سرمایه‌گذاری صدها میلیون دلار در نرم‌افزار است تا سعی کنند به نحوی آن را بهبود بخشند، اما نقطه ضعف آن این است که زمانی که اطلاعات از بین می‌رود، زمانی که شما تمام آن نور را جذب می‌کنید، واقعا نمی‌توانید آن را بازخرید کنید، حتی اگر تمام نرم‌افزار را به آن دنیا پرتاب کنید.» عکاسی در نور کم و فیلمبرداری در شب می تواند شاهد پیشرفت های چشمگیری با سیستم HoloCoder باشد.

در صحنه‌های با کنتراست بالا - مانند گرفتن عکس سلفی در مقابل یک پنجره روشن - حسگر می‌تواند نور بیشتری را ثبت کند و بدون از بین بردن نقاط برجسته یا غرق شدن سایه‌ها در نویز، صحنه را بهتر به تصویر بکشد. فناوری PxE هنوز در بازار وجود ندارد، اما از آنجایی که متالنز قبلا یک زنجیره تأمین ایجاد کرده است، یک خط لوله تصویر را پردازش کرده و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی را برای نحوه بهره‌برداری از این جریان‌های داده جدید راه‌اندازی کرده است، Devlin فکر می‌کند که HoloCoder PxE می‌تواند به‌خوبی در پلتفرم خود جای بگیرد و بازار سنجش مرئی را «کاملا مختل کند».

در حالی که HoloCoder به‌عنوان یک اپتیک پراش به جای یک فراسطح واقعی عمل می‌کند، دولین می‌گوید متالنز قبلا این فناوری را در آزمایشگاه با استفاده از اپتیک‌های فراسطحی خود تکرار کرده است. دولین می‌گوید: «در واقع همه این اطلاعات از طریق یک رویکرد واحد جمع می‌شوند. ما یک طراحی فراسطحی انجام می‌دهیم که در آن اکنون از یک حسگر تصویر، همه اطلاعاتی را که در نور هستند دریافت می‌کنید: شما قطبی می‌شوید، بدون فیلتر رنگ می‌گیرید، و این کانال عمق را دریافت می‌کنید.

مثل یک حسگر است که بر همه آنها حکومت می کند.» در حال حاضر، Devlin می گوید که این دو فناوری محصولات جداگانه ای برای بازارهای مختلف خواهند بود، اما در دراز مدت می توانند در یک سیستم متالنز ترکیب شوند. او انتظار دارد که در اواخر سال 2027 یا اوایل سال 2028 شاهد استفاده از HoloCoder PxE در لوازم الکترونیکی مصرفی باشیم. ساده‌سازی و کوچک‌تر کردن سخت‌افزار با استفاده از اپتیک‌های فراسطحی فقط اولین مرحله برای شرکت بود – هدف واقعی همیشه باز کردن کانال اطلاعاتی جدید بوده است، که دولین فکر می‌کند می‌تواند برای گروه‌های دیگر، مانند روبات‌های خودران و وسایل نقلیه خودران، تحول‌آفرین باشد.

به جای تکیه بر ماژول‌های بزرگ با سنسورهای متعدد و تراشه‌های محاسباتی گران قیمت برای تراز کردن تمام داده‌های مکانی در زمان واقعی، یک سیستم تک سنسور می‌تواند این کار را در طراحی کوچک‌تر و ارزان‌تر و در عین حال استفاده از توان محاسباتی کمتر انجام دهد. آرکا ماجومدار که در زمینه الکترونیک نوری کم انرژی در دانشگاه واشنگتن تحقیق می کند، می گوید: «این یک مشکل واقعی است به این معنا که در فیلتر رنگ، نور زیادی را از دست می دهید.

او اشاره می‌کند که دیگر شرکت‌های سنگین‌وزن صنعت، از جمله سامسونگ و استارت‌آپی به نام Eyeo، به‌طور فعال در حال تحقیق درباره جایگزین‌های خود برای فیلترهای Bayer به نام «روترهای رنگی» هستند. در حالی که او موافق است که حذف فیلتر می‌تواند به طور معناداری عکاسی از گوشی‌های هوشمند را در نور کم بهبود بخشد، او تردید دارد که این کار بتواند مقوله‌هایی مانند روباتیک و ماشین‌های خودران را متحول کند. برخلاف تلفن‌ها، وسایل نقلیه فضای زیادی برای نصب دوربین‌های استریو یا لیدار دارند.

گلوگاه، نور کم یا وضوح تصویر نیست، بلکه قدرت محاسباتی مورد نیاز برای تصمیم گیری در چند ثانیه است. او می‌گوید: «در واقع، مسلما، اگر داده‌های بهتری دریافت کنید، در واقع بدتر است.