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基于纳米结构的超表面光学技术，微型相机缩小至盐粒大小

来源：时间：2022-08-22 10:59:34 浏览：1317次

近几十年来，相机不断小型化，使其不仅在日常生活中更便携，还能够广泛用于科学研究、医学成像、安全技术、智能手机、机器人和自动驾驶汽车等。而更小的微型相机还可以在微创医学、纳米机器人、可穿戴设备或 AR 和 VR 中实现许多新应用。不过，现有的小型相机方案受到基本的光学技术局限，比如透镜体积还是难以缩小。

超表面光学微型相机

一些无镜头相机设计通过振幅掩膜来替换光学元件，以缩小相机尺寸，缺点是空间分辨率有限，图像采集时间长。

而为了解决上述问题，近期普林斯顿和华盛顿大学组成的科研团队研发出粗盐粒大小的相机。其原理基于超表面人工光学材料，其特点是厚度小于波长，可灵活控制电磁波振幅、相位、极化方式、传播模式。

目前，这项实验技术已经受到关键机构和科技巨头关注，包括获得美国国家科学基金会、美国国防部、UW Reality Lab支持，其中UW Reality Lab的资助方包括Futurewei（前身为华为在美国的研发团队）、Meta、谷歌、亚马逊等。

细节方面，该方案将神经算法与纳米结构集成。利用微型圆柱结构取代透镜。偏振不敏感的纳米光学成像方案，色域在400到700纳米之间，成像范围40°，最大光圈f2。

在《自然》期刊中，科研人员发表了一篇名为“应用于高质量薄透镜成像的神经纳米光学方案”的论文，详细阐释了这款微型相机的原理和拍摄效果，并指出如果用数千个这样的微型摄像头组成阵列，则可实现全场景感知，为物理表面带来成像功能。

据了解，超表面技术可制造薄如发丝的微型透镜（Metalens），应用于摄像头、医疗器械、车载传感器/雷达、AR/VR、全息显示等场景。超表面工艺有望成为未来创新光学的基础，就像晶体管缩小电子产品体积那样，对于光学系统小型化具有重要意义。

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