Microsoft chế tạo thành công cảm biến cong với khả năng đột phá về chất lượng quang học

  • By Vsion team
  • 31 May, 2017

Một công bố mới đây của nhóm Microsoft Research và HRL Laboratories đã chứng minh cảm biến cong có thể tạo ra hình ảnh nét hơn nhiều cảm biến thông thường và đã có phương pháp rẻ tiền để làm cong cảm biến.

   Mặc dù đưa ra ý tưởng về cảm biến cong trước và đã tạo được prototype nhưng có vẻ như phương pháp của Sony chưa thể áp dụng đại trà nên đã vài năm từ ngày công bố, chưa có sản phẩm nào của Sony được ứng dụng cảm biến cong. Chính vì thế, việc nhóm nghiên cứu của Microsoft công bố họ đã chế tạo thành công cảm biến cong với phương pháp có thể ứng dụng trong công nghiệp là một bước tiến lớn để đưa lý thuyết tiến gần tới thực tế. Với nghiên cứu đăng trên tạp chí quang học Optics Express, nhóm Microsoft Research và HRL Laboratories LLC đã khẳng định phương pháp mới có thể làm cảm biến có bề mặt cong hơn 3 lần so với công bố trước đó và họ đã có thể sử dụng cảm biến này trong máy ảnh thử nghiệm. So với các máy ảnh SLR hàng đầu hiện nay, cảm biến mới này có thể tạo hình ảnh sắc nét hơn trên toàn bộ diện tích ảnh.
   Cảm biến cong không phải là một khái niệm mới. Với bản chất ánh sáng hội tụ qua thấu kính, các tia sáng phải gặp nhau ở những vị trí chính xác trên một bề mặt phẳng (cảm biến, film) nên các nhà sản xuất phải tốn rất nhiều công để chữa các lỗi quang học như cầu sai, sắc sai, méo hình, tăng độ nét ở góc hình... Với độ cong như cầu mắt người, ánh sáng có thể được ghi nhận một cách tự nhiên và hạn chế tối thiểu các lỗi quang học. Không những thế, cảm biến cong còn giúp ánh sáng được phân bố đồng đều trên mọi khu vực thu nhận hình ảnh và tái tạo hình ảnh tốt hơn trong điều kiện thiếu sáng.
   Theo lời Richard Stoakley, một thành viên của nhóm nghiên cứu: " Mặc dù lợi ích của việc sử dụng cảm biến cong đã được biết tới một thời gian, song công trình của chúng tôi mới đem lại khả năng sản xuất máy ảnh với cảm biến cong trong thực tế. Tạo bề mặt cong cho một cảm biến chế tạo sẵn có thể được thực hiện với chi phí thấp và đem lại lợi ích cao.

  Chế tạo một chiếc máy ảnh hoàn hảo

   Cách đây bảy năm, các thành viên nhóm nghiên cứu đã tự hỏi bản thân " Một chiếc máy ảnh hoàn hảo sẽ như thế nào? ". Họ đã thống nhất là một chiếc máy ảnh như vậy sẽ có khả năng chụp ảnh trong điều kiện rất thiếu ánh sáng, có kích thước nhỏ và tạo ra ảnh rất nét.

   " Vào thời điểm đó, tạo được một chiếc máy ảnh như vậy là điều không thể ", theo Guenter, " Chúng tôi nghĩ rằng nếu chúng tôi có thể cải thiện khả năng quang học của máy ảnh bằng việc tạo ra ống kính có khẩu độ lớn hơn thì chúng tôi cũng có thể dùng một cảm biến nhỏ hơn có khả năng thu đủ ánh sáng để tạo ra một tấm ảnh đẹp. Đó là động lực để chúng tôi bắt đầu nghiên cứu cảm biến cong và cách có thể tạo ra bước đột phá về hiệu quả hình ảnh. "

   Để làm cảm biến cong, nhóm nghiên cứu đã đặt các lớp cảm biến từ tấm wafer của cảm biến mỏng CMOS lên những tấm khuôn được thiết kế đặc biệt và sử dụng áp lực khí để ép cảm biến vào khuôn. Một số nhóm khác đã thử cách gắn chặt các góc của cảm biến xuống và cố gắng ép phần chính giữa cảm biến để tạo độ cong, tuy nhiên cách này tạo ra điểm chịu áp lực cao và làm cảm biến vỡ trước khi đạt độ cong mong muốn.
   Các thử nghiệm đã cho thấy xử lý cong không thay đổi bất cứ đặc điểm điện nào của cảm biến. Khi sử dụng cảm biến cong trong máy ảnh prototype với một ống kính f/1.2 được thiết kế riêng, cảm biến này có thể tạo ra ảnh với độ phân giải lớn hơn hai lần máy ảnh SLR với ống kính tương tự . Về phía góc của hình, cảm biến cong có thể phân giải hình ảnh tốt hơn 5 lần máy SLR .

   Mặc dù phần lớn máy ảnh bị giảm sút khả năng thu ánh sáng ở khu vực góc, nhóm nghiên cứu đã cho thấy gần như không có hiện tượng này với cảm biến cong. Đây là một bước cải thiện rất đáng kể so với mức giảm ánh sáng ở góc có thể lên tới 90% ở các máy ảnh thương mại hiện nay. Nhóm nghiên cứu cũng tự tin khẳng định rằng phương pháp này có thể được thực hiện với giá rẻ và không có hệ quả nào.
   Với cảm biến cong này, một thế hệ ống kính mới có thể được chế tạo với kích thước thu gọn đáng kể do có thể loại bỏ các thành phần sửa lỗi và thậm chí có thể phù hợp cho các thiết bị di động như điện thoại. Nhóm nghiên cứu đang tích cực đi sâu thêm để tạo ra cảm biến có mức độ còn cong hơn hiện tại và nghiên cứu khả năng hoạt động của các cảm biến thu nhận tia hồng ngoại để áp dụng cho các thiết bị nghiên cứu khoa học.
   Nghiên cứu được công bố của nhóm: B. Guenter, N. Joshi, R. Stoakley, A. Keefe, K. Geary, R. Freeman, J. Hundley, P. Patterson, D. Hammon, G. Herrera, E. Sherman, A. Nowak, R. Schubert, P. Brewer, L. Yang, R. Mott, and G. McKnight, “ Highly curved image sensors: a practical approach for improved optical performance ,” Opt. Express , Vol. 25, Issue 2, 13010-13023 (2017).
DOI: 10.1364/OE.25.013010 .
   Bài viết tham khảo trên trang phys.org  và sử dụng hình ảnh trên trang mspoweruser.com
Dr. Fox
Bài viết do Dr. Fox dịch và biên tập
Nghiêm cấm đăng lại trên bất kỳ website hay ấn phẩm khác
*** Để có thể comment bằng Disqus, đầu tiên các bạn cần đăng nhập bằng Facebook bằng cách click vào biểu tượng Facebook ở dưới
Bài viết mới

Vsion.vn

By Vsion team 01 Nov, 2017
   Với người sử dụng máy ảnh Sony không gương lật ngàm E thì kho ống kính ngàm A của Sony / Minolta là một nguồn ống kính rất phong phú với giá cả phải chăng và chất lượng tốt. Vì thế khi phát triển hệ thống máy ảnh ngàm E thì Sony cũng thiết kế các ngàm chuyển để người dùng có thể sử dụng được ống kính ngàm A trên máy ảnh ngàm E. Hiện nay có 4 loại ngàm chuyển tên là LA-EA ( L ens A dapter for E -mount cameras to use  A - mount lenses) được phân biệt như sau:

  • LA-EA1 : Dùng cho máy crop (APS-C) và ống kính autofocus ngàm A có motor trong (SSM và SAM); ống kính không có motor lấy nét (điều khiển qua ốc vít) của Minolta và một số ống kính của Sony chỉ có thể lấy nét tay chứ không AF được. Ngàm này không có kính mờ (translucent mirror) ở giữa.

  • LA-EA2 : Dùng cho máy crop (APS-C) và ống kính autofocus ngàm A không có motor trong (điều khiển qua ốc vít). Ngàm này có sử dụng kính mờ ở giữa ngàm nên làm giảm 30% lượng ánh sáng đi qua ống kính. Để điều khiển lấy nét, ngàm có hệ thống motor lấy nét nằm trong ngàm và hoạt động độc lập với camera nên tốc độ lấy nét, số điểm lấy nét không phụ thuộc máy ảnh. Ngàm sử dụng 15 điểm lấy nét theo pha (PDAF) trong đó có 3 điểm là cross-type .

  • LA-EA3 : giống LA-EA1 nhưng dùng cho máy ảnh full frame và ống kính full frame (ống kính crop sẽ không bao phủ được toàn bộ cảm biến).

  • LA-EA4 : giống LA-EA2 nhưng dùng cho máy ảnh full frame và ống kính full frame. LA-EA4 hoạt động được với tất cả ống kính ngàm A của Minolta, Sony, Tamron, Sigma, ngoại trừ các ống kính Minolta AF Xi.
By Vsion team 31 Oct, 2017
   Vào những năm 1850, nhiếp ảnh đã trở nên phổ biến và đỡ tốn kém hơn với nhiều người. Đây cũng là nguyên do dẫn tới một trào lưu trong thời kỳ Victoria (thời kỳ trị vì của Nữ hoàng Anh quốc Victoria từ 1837 tới 1901) gọi là trào lưu chụp ảnh cùng người mới chết ( post-mortem photography ) khi người chết được chụp ảnh trong cùng album với những người thân thích trong gia đình. Dưới đây là 2 phút video tài liệu về trào lưu này được thực hiện bởi kênh HISTORY .

   Được biết tới với cái tên memento mori (nghĩa là " hãy nhớ là bạn phải chết " - " remember you must die "), trào lưu này ngày càng trở nên thịnh hành và ngay cả Nữ hoàng Victoria cũng ngủ dưới tấm hình người chồng quá cố của mình.
By Vsion team 30 Oct, 2017
   Sigma là tập đoàn sản xuất thiết bị ngành ảnh lâu đời của Nhật được ra đời vào năm 1961 bởi Michihiro Yamaki và ông cũng là CEO của công ty cho tới khi qua đời vào năm 2012. Vẫn được biết đến như một công ty sản xuất ống kính cho các hệ máy ảnh của các hãng lớn và phục vụ hệ máy ảnh của chính công ty mình, các ống kính của Sigma có thể hoạt động trên các máy ảnh DSLR của Canon, Nikon, Pentax thông qua quá trình thiết kế bắt chước phương thức lấy nét tự động (AF) của các loại máy ảnh này. Các ống kính của Sigma có chất lượng thường được xếp sau các ống kính "chính hãng" và có mức giá dễ chịu hơn.

   Vào năm 2013, sau khi Michihiro Yamaki mất, Sigma cũng bắt đầu một cuộc cách mạng mới được đánh dấu với sự ra đời của dòng ống kính Global Vision với các ống kính được nâng cấp từ các ống kính hãng đã từng chế tạo theo tiêu chuẩn cao và nghiên cứu phát triển những ống kính mới chưa từng xuất hiện trên thị trường. Một điểm đặc biệt nữa của các ống kính Global Vision là Sigma lần đầu tiên nhận thay ngàm cho các ống kính này nếu người sử dụng có nhu cầu đổi hệ máy mà không muốn đổi ống kính. Ngoài ra, các ống kính Global Vision đều tương thích với Sigma USB Dock là một thiết bị kết nối trực tiếp với ống kính thông qua ngàm tương thích và điều khiển thông qua máy vi tính để cân chỉnh khả năng focus của ống kính, giúp người dùng có thể tự điều chỉnh ống kính khi độ chính xác chưa được như mong muốn.
By Vsion team 27 Oct, 2017
   Sau 2 năm rưỡi kể từ ngày Sony công bố A7R mark II (tháng 6 năm 2015), ngày hôm qua Sony đã chính thức công bố thế hệ thứ ba của chiếc máy ảnh full frame không gương lật cao cấp này. Trái với thứ tự ưu tiên công bố, thay vì công bố máy A7 dòng R (High Resolution - độ phân giải cao) sau A7 thì lần này Sony công bố A7R mark III  (hay A7RIII ) đầu tiên trong series mới. Động thái này có thể là lời đáp trả của Sony với sự kiện Nikon công bố máy ảnh full frame DSLR thế hệ mới D850 hồi tháng 4. Đây là một bất ngờ lớn với cộng đồng nhiếp ảnh vì những thông tin gần đây nhất có được đều hướng về A7 mark III. So với A7RII thì A7RIII có nhiều nâng cấp nhỏ thay vì cải tiến đột phá về công nghệ, thế nên chúng ta hãy nhìn vào chi tiết các tính năng và đặc điểm mới của chiếc máy này xem nó có phải một phiên bản tốt hơn hẳn thế hệ trước hay không.

   Bài viết này của Vsion chỉ tập trung phân tích các đặc tính được công bố của hãng cùng thông tin bổ sung từ các reviewer nên chúng ta vẫn cẩn xác nhận lại khi chiếc máy ảnh này đến tay người dùng. Cuối bài viết, chúng tôi cũng cung cấp bảng so sánh chi tiết A7RIII so với A7RII và Nikon D850 để bạn đọc có thể có cái nhìn đầy đủ về mối tương quan của chiếc máy ảnh này với hai lựa chọn gần với nó trên thị trường.
By Vsion team 18 Oct, 2017
   Chắc hẳn sẽ có lúc nào đó trong chuỗi ngày cầm máy ảnh, bạn sẽ thấy bí bách với những tấm ảnh mình thường chụp, với mức độ "xóa phông" của ống kính mình hay dùng, với những câu hỏi căn bản như ảnh của mình có lấy đúng nét hay không, bokeh có mịn màng không... Hoặc bạn sẽ thấy ống kính của mình rất giới hạn ở khả năng chụp gần, không tạo hiệu ứng 3D, khó tạo điểm nhấn đặc biệt... Nếu bạn gặp phải những chuyện này thì đó là chuyện hoàn toàn bình thường và rất dễ gặp khi chúng ta bị gò bò trong cách sử dụng các thiết bị các bạn đang có trong tay. Khi bắt đầu loạt bài viết Vượt qua giới hạn thiết bị , mình có suy nghĩ là muốn giới thiệu với các bạn những cách tiếp cận để tăng hiệu quả quang học của thiết bị và làm tấm ảnh tốt hơn về các tiêu chí quang học như đạt DOF mỏng hơn giới hạn, khử noise tốt hơn khả năng của máy, tuy nhiên một tấm ảnh đẹp không nhất thiết phải là một tấm ảnh tốt hơn về các tiêu chí chất lượng hình ảnh. Nếu như hai bài viết trước giúp các bạn phần nào cải thiện giới hạn trên của các thiết bị, trong bài viết thứ ba này mình muốn giới thiệu tới các bạn cách để vượt qua... giới hạn dưới của ống kính. Freelensing là tên của kỹ thuật nhiếp ảnh (hay lens whacking trong quay phim) giúp chúng ta gỡ bỏ những ràng buộc của ống kính và máy ảnh, làm tấm ảnh bộc lộ rõ những "điểm yếu về quang học" mà chúng ta thường tránh như hiện tượng lệch mặt phẳng nét, giảm độ nét hay bị light leak và flare khắp mọi nơi, nhưng đó mới là những thứ chúng ta cần khai thác để tạo ra những tấm ảnh có phong cách mới lạ và sáng tạo.

   Đầu tiên, mời các bạn xem video dưới đây do tác giả James Miller thực hiện hoàn toàn bằng phương pháp lens whacking để hiểu được hiệu ứng chúng ta sẽ đạt được bằng phương pháp này.
By Vsion team 13 Oct, 2017
   Ngày nay khá nhiều người mới tập sử dụng máy ảnh với ống kính AF có thể ngạc nhiên khi nhắc tới khái niệm lỗ khẩu hay lá khẩu, và khái niệm khẩu độ chỉ thể hiện bằng con số có thể điều chỉnh trên máy ảnh. Lý do là hiện nay máy ảnh đã được thiết kế để người dùng không phải điều chỉnh khẩu độ bằng tay thông qua cơ chế cơ học nữa (tuy nhiên vẫn có những loại ống kính cho phép điều khiển vòng khẩu độ mặc dù nó được điều khiển điện) và lá khẩu chỉ đóng rất nhanh khi chụp ảnh. Vì thế nên nếu các bạn không để ý, cũng dễ hiểu khi các bạn chưa từng nhìn thấy hình dạng cái lỗ khẩu nó ra làm sao.

   Vai trò của lỗ khẩu là một vị trí trong ống kính có thể điều khiển diện tích thông qua việc đóng, mở các lá khẩu và thay đổi lượng ánh sáng đi qua ống kính, từ đó giúp bạn điều chỉnh độ sâu trường ảnh, độ nét, mức độ sáng của hình. Trong thời kỳ ống kính chưa có hệ thống motor điều khiển lấy nét tự động thì các ống kính nhiếp ảnh đều có vòng khẩu độ nằm trước hoặc nằm sau vòng lấy nét để giúp bạn điều chỉnh giá trị f-stop. Do việc điều chỉnh khẩu độ hoàn toàn là cơ học nên một thao tác quan trọng khi dùng máy film để lấy nét là bạn mở vòng khẩu độ ra hết cỡ để lấy nhiều ánh sáng nhất có thể (nếu không viewfinder sẽ tối), sau đó lấy nét vào điểm mong muốn rồi mới hạ vòng khẩu độ này xuống giá trị f-stop bạn cần để chụp. Để phục vụ cho nhu cầu này, nhiều ống kính lấy nét tay (MF) có thêm một vòng khẩu độ nữa, có tác dụng giới hạn vòng khẩu độ thứ hai. Đây gọi là các ống kính pre-set (xác lập trước) mà khi sử dụng bạn cần chỉnh một vòng khẩu độ đến giá trị mong muốn, sau đó vặn vòng khẩu độ thứ hai di chuyển rất nhanh giữa vị trí mở khẩu độ lớn nhất và vị trí bạn đã xác lập trước mà không cần phải nhìn lại thân ống kính.
More Posts
Share by: