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近日，布朗大学和华盛顿大学的科学研究工作人员开发设计了一种米粒尺寸的小型照相机，它可以拍照超清精彩相片，在诊疗等专业领域充分发挥主要功效。有关发表论文在 11 月 29 日的《自然通讯》。

这类小型照相机归属于神经系统纳米技术电子光学行业，在它与众不同的表面下，是电子光学表面和测算解决二种技术性的自主创新协同。

图片来源于：Princeton

最先是电子光学表面。传统相机应用的是弧型夹层玻璃或塑胶镜片，而新的小型照相机光学元件取决于「超表面」（metasurface）成像技术性，可以像光子计算机一样生产制造。

小型照相机仅有半mm宽的超表面上，嵌入着 160 万只圆柱体，他们的尺寸与人们免疫缺陷病毒（HIV）类似。每一个圆柱体拥有与众不同的几何图形样子，其作用类似「光频率段磁感应无线天线」。更改每一个圆柱体的设计方案，会危害全部电子光学波前的恰当营造。

图片来源于：Princeton

次之是测算成像方式。为了更好地捕捉新视线 RGB 图像，必须与优化算法一起制作和配备数百万个圆柱体的尺寸、样子和部位。毕业论文创作者之一 Shane Colburn 建立了测算手机模拟器来自动测试不一样设计方案和配备，他开发设计了一个有充足精密度的实体模型，类似超表面的图像转化成工作能力，进而完成需要的成像特性。

这类小型照相机的优点是可以建立清楚精彩图像，并且是目前为止开发设计的全五颜六色超表面照相机当中品质最大、视线最宽的。

旧小型照相机（左）与新小型照相机（右）. 图片来源于：Princeton

以往的小型照相机，视线及其捕捉能见光全光谱仪的能力有限，图像模糊不清又比较严重失帧；新的小型照相机可以产出率清楚精彩图像，除开界面边沿有点儿模糊不清，基本上与传统式映射复合型光圈非常，后者容积比它变大 50 千倍。

图片来源于：Princeton

除此之外，据宾夕法尼亚大学电子信息科学终身教授 Felix Heide，与以前的超表面照相机必须试验室的纯激光器或别的理想化标准才可以造成高品质图像不一样，新的小型照相机在阳光标准下的特性也是有提升。

传统式光圈（左）与「米粒照相机」（右）. 图片来源于：Princeton

将来，小型照相机很可能完成商业化的。华盛顿大学电气设备与电子计算机工程学院博士 Colburn 也参加了该项科学研究，他已经一家总公司设在洛杉矶的企业 Tunoptix 具体指导系统开发，方案将超表面成像技术性商业化的。

此外，与 Colburn 同班同系的 James Whitehead 博士，生产制造了根据氮化硅的超表面，氮化硅是一种玻璃状原材料，与用以光子计算机的规范半导体器件方式兼容——这代表着与传统相机中的光圈对比，给出的超表面设计方案可以以更成本低轻轻松松大批量生产。

科学研究精英团队如今已经勤奋为照相机自身提升大量的计算水平，除开提升图像品质外，她们还期待提升物件检验作用，并将其应用于医药学和自动化技术。

图片来源于：Princeton

举例来说，小型照相机在发觉身体问题并为袖珍型智能机器人给予传感器层面具备很大发展潜力，既可以用以微创手术电子内窥镜与医用机器人，也可改进别的受规格和净重限定的智能机器人的成像。

她们还构想建立「做为感应器的表面」，数千个「米粒照相机」的列阵可用以全情景传感器，将表面变为照相机：

我们可以将单独一个表面变为具备超高像素的监控摄像头，因而您的手机上反面不会再必须三个监控摄像头，全部手机上反面将变为一个很大的监控摄像头。我们可以在未来想到彻底不一样的方法来生产制造机器设备。

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