科技生活丨微型鏡頭尺寸細如一粒鹽  高解析影像最合微創醫療

［星島綜合報道］微型相機用途十分廣泛，尤其是在醫學領域。相機被用於多種程序，如內窺鏡檢查，幫助醫生準確診斷疾病。然而，目前醫學上使用的成像技術往往產生模糊和扭曲的圖像，限制了其應用。

來自普林斯頓大學和華盛頓大學的一組研究人員最近開發了一種新的攝像系統，尺寸比一粒鹽大不了多少。儘管這款相機很小，但它能拍出清晰的全彩圖像，媲美鏡頭大近50萬倍的相機拍攝的圖像。

在發表在《自然通訊》(Nature Communications)期刊上的一篇論文中，研究人員擁有小巧的相機，使其非常適合用於微創醫療診斷程序。此外，研究人員還建議使用成千上萬個這樣的微型相機陣列，通過將大面積的表面變成相機，來實現「全場景感知」。

與傳統相機相比，新的相機系統有很大的不同。它使用了一種叫做「元表面」(metasurface)的技術，這種技術的製造類似於電腦芯片。近160萬個圓柱形柱子——幾乎和人類愛滋病毒(人體免疫缺陷病毒)的大小差不多——佈滿了元表面，而元表面本身不到半毫米寬。

「設計和配置這些微型結構來做你想做的事是一個挑戰，」論文的合著者、普林斯頓大學電腦科學博士生Ethan Tseng在一份新聞稿中說：「對於捕捉大視場RGB圖像的特定任務來說，這是一個挑戰，因爲有數百萬這樣的微型結構，我們不清楚如何以最佳方式設計它們。」

每個圓柱形柱子就像一個光學天線，捕捉光線。然而，每個柱子的設計都略有不同。研究人員表示，這對於「正確塑造整個光波表面」是必要的。柱子捕捉到的光線被送入機器學習算法，然後機器學習算法將圓柱形柱子之間的相互作用組合起來，生成一幅模糊的全彩圖像。

「雖然光學設計方法並非新鮮事，這是第一個使用表面光學技術的系統，」沒有參與這項研究的美國陸軍研究實驗室前高級研究員和在首席科學家Joseph Mait在一份新聞稿中說。

圖片：Princeton University

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