相机|基于超表面光学，科研人员发明盐粒大小的相机( 二 ) 摄像头|AR|纳米

科研人员表示：超表面微型相机基于纳米结构，而设计和设置这种结构对我们是一大挑战。我们需要探索将数百万个微型圆柱与算法同步结合的方式，来实现大范围RGB图像捕捉。
为了解决上述问题，论文的主要合著者之一Shane Colburn创建了一个自动的计算模拟模型，来测试不同的纳米圆柱配置。实际上，考虑到圆柱天线的数量、传递光线的复杂结构，这种计算模拟模型通常占用大量内存和计算时间，而Colburn创建的模型（包含可微分纳米散射体模拟器、基于神经特征的重建架构）提升了计算的效率，模拟超表面成像的准确性足够高。在实验测试中，其对于标称波长范围之外的图像重建误差比现有方法低一个数量级。

与此同时，论文的合著者James Whitehead ，设计了一种基于氮化硅（玻璃状材料）的超表面制造工艺，可兼容制造计算机芯片采用的标准半导体制造方法，因此更容易实现量产，而且成本比传统相机镜头更低。与此前以来手工设计和重建的方案制造工艺相比，这组科研人员利用端到端可微分成像模型，同时优化超表面和反卷积算法。
前美国陆军研究实验室高级研究员兼首席科学家Joseph Mait表示：超表面光学设计并不是全新的技术，而华盛顿大学与普林斯顿科研人员研发的方案，是首个将表面光学技术与神经系统结合的方案。

【相机|基于超表面光学，科研人员发明盐粒大小的相机】接下来，科研人员计划进一步提升超表面微型相机的计算能力，优化图像质量、物体识别，以及医学和机器人相关的传感等功能。此外，还计划打造基于微型相机阵列的“传感表面” ，比如将手机背面变成一组超级大的复合摄像头模组，取代现有的三摄、四摄方案。
为了不断提升拍照效果、3D AR定位等功能，配备类似于“浴霸”的摄像头阵列已经成为一种趋势。如果将传统的移动摄像头布满整个手机背面，会带来成本、重量等挑战，而如果用超表面微型相机取代现有的摄像头，这些挑战有望得到解决。与此同时，配备更多的摄像头也可以提升移动端AR、3D测距和空间传感的质量。
长期来看，微型摄像头也可以应用于AR/VR头显，从而进一步降低AR/VR硬件的整体体积。不仅如此，超表面技术还可以降低AR/VR透镜/光学模组的体积。
比如此前青亭网就曾报道， BRELYON联合创始人兼CTO Reza Khorasaninejad展示超表面透镜工艺在AR/VR领域的应用优势，并表示超表面透镜可以与普通镜片集成，具有超薄平面外观（厚度仅600纳米），还可以多层叠加。除此之外，国内的AR眼镜厂商亮亮视野、AR光学厂商鲲游光电也在探索基于超表面光学模组的AR方案。参考：普林斯顿