กล้องถ่ายภาพแห่งอนาคตที่ไม่ต้องมีเลนส์

OPA ซึ่งมีขนาดเล็กว่าบนเหรียญเพนนีของสหรัฐฯ ภาพโดย Caltech/Hajimiri Lab

ในอนาคตกล้องถ่ายภาพบนอุปกรณ์มือถืออาจจะมีขนาดเล็กและบางลงอย่างมาก เพราะวิศวกรจากมหาวิทยาลัยคาลเทคได้พัฒนากล้องถ่ายภาพที่ทดแทนเลนส์กล้องด้วยอุปกรณ์ชนิดใหม่ที่เรียกว่าออฟติเคิลเฟสอาร์เรย์ หรือ OPA  โอพีเอจะทำหน้าที่แทนเลนส์โดยการควบคุมและเลือกรับแสงในทิศทางต่าง ๆ กัน

โดยทั่วไปกล้องถ่ายถาพจะประกอบด้วยเลนส์และเซ็นเซอร์จับภาพ เลนส์จะทำหน้าที่หักเหแสงให้ตกกระทบลงบนเซ็นเซอร์ภาพเพื่อเปลี่ยนแสงให้เป็นข้อมูลดิจิตอล ซึ่งเป็นข้อมูลที่ระบบคอมพิวเตอร์สามารถประมวลข้อมูลดิจิตอลนั้นให้เป็นภาพที่เราสามารถมองเห็นได้ ดังนั้นเนื่องจากกล้องมีเลนส์เป็นองค์ประกอบทำให้ขนานของมันจะขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของเลนส์

OPA มีตัวรับแสงจำนวนมากที่ต่อกันเป็นแผ่ง และในแต่ละตัวจะสามารถชะลอเวลาในการรับแสง 1015 วินาที ซึ่งทำให้กล้องสามารถที่จะเลือกมองไปในทิศทางที่แตกต่างกันได้ นั้นก็คือการโฟกัสไปบนภาพในจุดที่แตกต่างกัน แผ่งตัวรับโอพีเอจะเป็นเพียงชั้นบาง ๆ ของโฟโตนิกซิลิคอนที่ทำหน้าที่เหมือนลินส์และเซ็นเซอร์ภาพของกล้องดิจิตอล ทำให้การออกแบบกล้องด้วยอุปกรณ์โอพีเอมีความหนาและราคาของกล้องลดลงกว่าการออกแบบกล้องด้วยเลนส์

โอพีเอสามารถทำงานได้เหมือนเลนส์แต่มีความสามารถที่จะเปลี่ยนชนิดของเลนส์ด้วยระบบอิเล็กโทรนิก โดยไม่ต้องที่จะต้องถอดเปลี่ยนเล่นส์ เช่นจากเลนส์ตาปลา (มองมุมกว้าง)เป็นเลนส์แบบกล้องโทรทัศน์ (มองไกลโฟกัสจุดเดียว) ได้อย่างทันทีเพียงปรับการรับแสงของตัวรับโอพีเอเท่านั้น

เหมือนกับระบบการสื่อสารวิทยุที่ใช้เฟสอาร์เรย์ (Phased arrays) ในการกำจัดสัญญาณรบกวนโดยการนำสัญญาณที่แผ่งรับสัญญาณมาได้มารวมกัน สัญญาณที่ส่งออกไปจากเครื่องรับเครื่องหนึ่งก็จะกระทบสะท้อนกับสิ่งต่างแต่ก็ยังมีเฟสหรือเวลาการเริ่มของสัญญาณเหมือนกัน สัญญาณที่มีเฟส(เวลา)ของสัญญาณต่างกันก็จะเป็นสัญญาณที่ไม่ได้เกิดมาจากแหล่งอันเดียวกันก็จะหักล้างกันไปหมดเหลือเพียงสัญญาณที่มีเฟสตรงกันที่ก็จะมาบวกรวมกันเพิ่มกำลังสัญญาณ

ในเฟสอาร์เรย์ทางแสงก็มีหลักการคล้าย ๆ กันโดยที่แสงที่รับได้จากตัวรับแต่ละตัวจากทิศทางต่าง ๆ จะถูกหักล้างกันไปหมดจนเหลือเพียงทิศทางเดียวที่เป็นจุดโฟกัสแสงนั้นเอง ดังนั้นเราก็จะสามารถเลือกรับแสงในทิศทางใดก็ได้โดยการเลือกให้แผ่งตัวรับรับแสงในทิศทางนั้น

ถึงแม้ว่าการทดลองใช้ออฟติเคิลเฟสอาร์เรย์ยังเป็นการทดลองในหลักการ และผลการทดลองได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการใช้อุปกรณ์นี้แทนเลนส์กล้องในอนาคตที่สามารถควบคุมโฟกัสกล้องทางอิเล็กโทรนิกแทนที่การเคลื่อนที่ของเลนส์อย่างปัจจุบัน ซึ่งจะทำให้กล้องในอนาคตมีขนาดเล็กลง ผลการวิจัยในครั้งนี้ได้ถูกนำเสนอในการประชุมของสมาคมออปติคอลแห่งอเมริกา (OSA)

 


 

ที่มา California Institute of Technology

 

 

error: กด RightClick แทน