研究人员开发出一种盐粒大小的超微相机 可拍出全彩图像

微型相机在发现人体问题并为超小型机器人提供传感方面具有巨大潜力，但过去的方法只能在有限的视野范围内捕捉到模糊、失真的图像。

现在，普林斯顿大学和华盛顿大学的研究人员用盐粒大小的超微相机克服了这些障碍。研究人员在11月29日发表在《自然·通讯》上的一篇论文中报道说，新系统可以产生与体积大50万倍的传统复合相机镜头相当的清晰、全彩色图像。

通过相机硬件和计算处理的联合设计，该系统可以实现微创内窥镜与医疗机器人的诊断和治疗，并改善其他受尺寸和重量限制的机器人的成像。数千个此类相机的阵列可用于全场景传感，将表面变成相机。

传统相机使用一系列弧形玻璃或塑料透镜将光线弯曲成焦点，而新的光学系统则依赖于一种称为超表面的技术，该技术可以像计算机芯片一样生产。只有半毫米宽，超表面上布满了160万个圆柱形柱子，每个柱子的大小都与人类免疫缺陷病毒 (HIV) 差不多。

每个柱子都有独特的几何形状，其功能类似于光学天线。改变每个柱的设计对于正确塑造整个光学波前是必要的。在基于机器学习的算法的帮助下，帖子与光的相互作用相结合，为迄今为止开发的全彩色超表面相机生成最高质量的图像和最宽的视野。

相机创造的一个关键创新是光学表面和产生图像的信号处理算法的集成设计。 该研究的资深作者兼计算机助理教授菲利克斯·海德(Felix Heide)说，这提高了相机在自然光条件下的性能，这与之前需要实验室的纯激光或其他理想条件下的超表面相机形成对比。

研究人员将他们的系统产生的图像与之前超表面相机的结果，以及使用一系列六个折射透镜的传统复合光学器件捕获的图像进行了比较。除了画面边缘有点模糊之外，纳米级相机的图像与传统镜头设置的图像相当，后者的体积要大50多万倍。