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06-17
近日，普林斯顿大学和华盛顿大学的研究人员研制出了米粒大小的微型相机，可以拍摄高清、全彩照片，在医疗等专业领域发挥重要作用。
影响。
相关论文发表于11月29日的《自然通讯》。
这款微型相机属于神经纳米光学领域，其不寻常的外观背后是光学表面和计算处理的创新组合。
▲ 图片来自：Princeton 首先是光学表面。
传统相机使用曲面玻璃或塑料镜头，而新型微型相机光学器件则依赖于可以像计算机芯片一样生产的“超表面”成像技术。
这款微型相机的超表面只有半毫米宽，上面布满了数万个圆柱体，其大小与人类免疫缺陷病毒（HIV）大致相同。
每个圆柱体都具有独特的几何形状，其功能类似于“光带电磁天线”。
改变每一根立柱的设计都会影响到整个光学波锋线的正确塑造。
▲ 图片来自：Princeton遵循计算成像方法。
为了捕获大视场RGB图像，需要与算法一起设计和配置数百万个圆柱体的尺寸、形状和位置。
该论文的合著者之一Shane·科尔伯恩（Shane Colburn）创建了计算模拟器来自动测试不同的设计和配置，他开发了一个具有足够精度的模型来近似超表面的图像生成能力，以实现所需的成像性能。
这款微型相机的优点在于，它可以创建清晰的全彩图像，是迄今为止开发的任何全彩超表面相机中质量最高、视野最广的。
▲ 旧微型相机（左）和新微型相机（右）。
图片来自：Princeton 过去的微型相机视野有限，捕捉可见光全光谱的能力有限，导致图像模糊且严重扭曲；新型微型摄像头可以产生清晰、全彩的图像，除了边缘有点模糊之外，基本上与传统的折射复合镜头相当，后者大了五十万倍。
▲ 图片来自：Princeton 另外，据普林斯顿大学计算机科学助理教授 Felix Heide 介绍，与之前需要纯激光或实验室中其他理想条件才能产生高质量图像的超表面相机不同，新型微型相机还具有自然光条件下效果良好。
提升。
▲ 传统镜头（左）与“米粒相机”（右）。
图片来自：Princeton 未来，微型相机很可能会商业化。
科尔伯恩博士华盛顿大学电气和计算机工程博士也参与了这项研究，他正在 Tunoptix 指导系统设计，Tunoptix 是一家总部位于西雅图的公司，计划将超表面成像技术商业化。
与此同时，与 Colburn 同一部门的 James Whitehead 博士创建了基于氮化硅的超表面，这是一种类似玻璃的材料，与计算机芯片所用的标准半导体制造方法兼容，这意味着给定的超表面设计可以轻松批量化- 生产成本低于传统相机的镜头。
研究团队目前正在努力为相机本身增加更多的计算能力。
除了优化图像质量外，他们还希望增加物体检测功能，并在医学和机器人领域有应用。
▲ 图片来自：Princeton举例，微型摄像头在检测人体问题以及为超小型机器人提供传感方面具有巨大潜力。
它们可用于微创内窥镜和医疗机器人，还可以改善其他受尺寸和重量限制的应用。
机器人成像。
他们还设想创建“表面作为传感器”，其中数千个“米粒相机”阵列可用于全场景传感，将表面变成相机：我们可以将单个表面变成超高分辨率的相机，这样你就不再需要手机背面的三个摄像头了，整个手机背面将变成一个巨大的摄像头。
未来我们可以想出完全不同的制造设备的方法。
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