Специалисты компании Hitachi Ltd разработали новую технологию формирования изображений, которая была воплощена в виде опытного образца тонкой безлинзовой камеры. Такая камера по качеству не может сравниться с камерами с высококачественными объективами, но за счет своей простоты, малых размеров и малой стоимости она может найти применение в потребительских устройствах низшей ценовой категории, стать «глазами» автомобилей, роботов и систем искусственного интеллекта.

В новой камере использован обычный CCD-датчик, поверх которого на удалении одного миллиметра установлена специальная пленка, толщиной в несколько десятков микрон, которая и заменяет собой линзу. Эта пленка имеет особую концентрическую структуру, благодаря которой на поверхности датчика создается череда концентрических светлых и темных кругов вместо обычного изображения. А вся работа по расшифровке оптических данных и составлению конечного изображения переложена на плечи специализированных программных алгоритмов.

Метод, который использовали специалисты компании Hitachi в своей безлинзовой камере, называется методом «муаровой полосы». Такая полоса обычно получается в результате последовательного прохождения света через две пленки, на поверхности или в объеме которых созданы концентрические структуры определенной геометрии. В данном случае информация об изображении скрыта в ориентации, размерах и других параметрах этой муаровой полосы. А собственно изображение может быть восстановлено путем прогона полученных данных через алгоритмы двумерного преобразования Фурье.

На этот раз исследователи компании Hitachi пошли еще дальше, они заменили одну из пленок, ту, которая находится ближе к датчику, программной обработкой получаемых данных. Отсутствие второй пленки потребовало использования дополнительной обработки, назначением которой является восстановление и первоначальное выравнивание муаровой полосы, кривизна которой изменяется в зависимости от расстояния до снимаемого объекта.

Интересен тот факт, что, несмотря на столь большое количество различных видов математической обработки получаемых данных, для этого не требуется больших вычислительных мощностей. Это, в свою очередь, было достигнуто за счет использования специализированных и оптимизированных алгоритмов, к примеру, быстрого дискретного двумерного преобразования Фурье. Быстродействие системы обработки данных достаточно даже для того, чтобы можно было отображать на экране в режиме реального видео, полученное новой безлинзовой камерой. И с этой задачей может справиться не только микропроцессор обычного персонального компьютера, но и строенный микрокомпьютер на базе одного из недорогих микроконтроллеров.