随着时代发展，拍摄设备正变得越来越精巧。不少手机镜头成像效果足以媲美小型相机。那么，镜头还能更小一些吗？
近日，普林斯顿的研究人员研发了一个微米级光学成像装置“Neural Nano-Optics”。
别看它不过一粒粗盐大小，却能获得极佳的成像效果，是世界第一个实现高质量、宽视野彩色成像的超构表面光学成像器。
传统相机大多体积大且笨重，这与光学成像原理息息相关。
一般来说，入射光经过镜片折射后，投射到传感器上，传感器将光学信息转化为数字信息，再经过内部计算处理后才能最终成像。
如果入射光不能精准折射到传感器上，光学成像就会出现色差，造成图像失真。因此，传统相机不得不将多个镜头堆叠在一起，以矫正光线折射角度。
而超表面光学技术的诞生，让相机微型化再非难事。这是一种结合了光学与纳米科技的新兴技术。它通过在一层极薄的平面上，设计纳米结构，便能达到精准聚光的效果。
在Neural Nano-Optics薄片中间，有一块小小的白色圆圈，这里布满了足足160万根圆柱形的纳米柱子。每根纳米柱子都有着独特的几何结构，以保证入射光能汇聚到距其表面1毫米的传感器上。
可以说，有了超表面光学技术的加持，“薄如蝉翼”光学镜头仍能获得媲美传统相机镜头的聚光效果。
不过，受孔径和光圈的限制，微型相机视场小，成像畸变严重，捕捉全光谱可见光的能力有限。在成像效果上，它远不如大型的传统光学相机。
Neural Nano-Optics却不一样，与此前的微型相机相比，它性能优越，不需要纯激光就能生成高质量的图像。除了边缘有些模糊，它对物体的重现能力可媲美传统的商业相机，其尺寸仅有传统相机的55万分之一。
那么，普林斯顿的研究员是如何解决这一难题的呢？
据了解，他们建立了一个AI深度学习框架，借助基于神经特征的图像重建算法，对产生图像的信号进行了处理。
这套算法能矫正畸变、消除色差，让Neural Nano-Optics不仅拥有全色覆盖、40度的宽视野成像、F2.0的光圈，而且实现了最大500微米的孔径，可增加光收集量。
未来，Neural Nano-Optics有望在纳米机器人、体内成像、虚拟现实、健康监测等方面开辟许多新的应用。比如将其搭载在内窥镜、显微镜等高分辨率成像工具上，可以让医生、实验人员获得更精确的诊断成像，助力临床诊断和疾病治疗研究。