微型相機在發(fā)現(xiàn)人體問題并為超小型機器人提供傳感方面具有巨大潛力，但過去的方法只能在有限的視野范圍內(nèi)捕捉到模糊、失真的圖像。

現(xiàn)在，普林斯頓大學(xué)和華盛頓大學(xué)的研究人員用鹽粒大小的超微相機克服了這些障礙。研究人員在11月29日發(fā)表在《自然·通訊》上的一篇論文中報道說，新系統(tǒng)可以產(chǎn)生與體積大50萬倍的傳統(tǒng)復(fù)合相機鏡頭相當(dāng)?shù)那逦�、全彩色圖像。

通過相機硬件和計算處理的聯(lián)合設(shè)計，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)微創(chuàng)內(nèi)窺鏡與醫(yī)療機器人的診斷和治療，并改善其他受尺寸和重量限制的機器人的成像。數(shù)千個此類相機的陣列可用于全場景傳感，將表面變成相機。

傳統(tǒng)相機使用一系列弧形玻璃或塑料透鏡將光線彎曲成焦點，而新的光學(xué)系統(tǒng)則依賴于一種稱為超表面的技術(shù)，該技術(shù)可以像計算機芯片一樣生產(chǎn)。只有半毫米寬，超表面上布滿了160萬個圓柱形柱子，每個柱子的大小都與人類免疫缺陷病毒 (HIV) 差不多。

每個柱子都有獨特的幾何形狀，其功能類似于光學(xué)天線。改變每個柱的設(shè)計對于正確塑造整個光學(xué)波前是必要的。在基于機器學(xué)習(xí)的算法的幫助下，帖子與光的相互作用相結(jié)合，為迄今為止開發(fā)的全彩色超表面相機生成最高質(zhì)量的圖像和最寬的視野。

相機創(chuàng)造的一個關(guān)鍵創(chuàng)新是光學(xué)表面和產(chǎn)生圖像的信號處理算法的集成設(shè)計。 該研究的資深作者兼計算機助理教授菲利克斯·海德(Felix Heide)說，這提高了相機在自然光條件下的性能，這與之前需要實驗室的純激光或其他理想條件下的超表面相機形成對比。

研究人員將他們的系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像與之前超表面相機的結(jié)果，以及使用一系列六個折射透鏡的傳統(tǒng)復(fù)合光學(xué)器件捕獲的圖像進行了比較。除了畫面邊緣有點模糊之外，納米級相機的圖像與傳統(tǒng)鏡頭設(shè)置的圖像相當(dāng)，后者的體積要大50多萬倍。