3D打印創(chuàng)建如“鷹眼”一般的傳感器

   擁有“鷹眼”是怎樣的一番體驗(yàn)？近期，斯圖加特大學(xué)的研究人員們?cè)诩夹g(shù)光學(xué)領(lǐng)域取得的突破性成果，實(shí)現(xiàn)了以低分辨率看到廣闊的視野，讓人們感受到如鷹眼一般的體驗(yàn)。
  來自德國(guó)斯圖加特大學(xué)的Harald Giessen教授及其團(tuán)隊(duì)在“Science Advances”雜志上發(fā)表了他們?cè)诩夹g(shù)光學(xué)領(lǐng)域取得的突破性成果：斯圖加特大學(xué)的研究人員們使用Nanoscribe公司的Photonic Professional GT系統(tǒng)將不同焦距的顯微物鏡打印到了具有高分辨率的CMOS芯片上。所有由芯片上的鏡頭所創(chuàng)建的圖像將同時(shí)通過電信號(hào)讀出，并在中心處理成具有顯著改善分辨率的圖像。
 在此之前，想要生成這種所謂的“小凹成像”需要用到大量的攝像頭和傳感器，在汽車行業(yè)，這種成像系統(tǒng)必須安裝在車輛周圍。由于這種新方法的出現(xiàn)，研究人員得以使用傳感器生產(chǎn)出可以反射超廣域，宛若鷹眼視野的攝像頭。除了汽車行業(yè)，研究人員也展望了智能手機(jī)，或是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
 “鷹眼”大概就是能將長(zhǎng)相相似的外科醫(yī)生和間諜很快地區(qū)別出來。多虧一款新型攝像頭，讓人眼獲得與鷹眼相同的工作方式，盡管它還不如一粒鹽大。以間諜工具為參考，科學(xué)家們?cè)趲啄昵伴_始研究微透鏡，新版本改進(jìn)了鏡頭的視野和聚焦能力。
  根據(jù)《走近科學(xué)》的報(bào)告，研究人員所創(chuàng)建的最新版本使用3D打印機(jī)進(jìn)行注塑加工，它的表現(xiàn)已經(jīng)與鷹眼無(wú)異。攝像機(jī)使用了4個(gè)鏡頭，每個(gè)鏡頭被設(shè)置成不同的焦距，并安裝在一款圖像讀取微芯片之上，芯片將4個(gè)鏡頭的數(shù)據(jù)編譯成單個(gè)圖像。這些微鏡頭通過模仿被稱為視網(wǎng)膜中央凹視覺的原理來進(jìn)行工作，允許眾多捕捉者以低分辨率看到廣闊的視野，同時(shí)又能以高分辨率聚焦在單個(gè)物體上。人類之所以能獲得這樣的能力是因?yàn)槲覀兊闹醒氚?，一個(gè)在我們眼睛背面的小凹，里面充滿了可以感知色彩的錐體細(xì)胞，這是光線直接照射錐體的唯一地方。老鷹的錐體很多，因此它的中央凹很深，這就是為什么人們用“鷹眼”來形容全方位視野。但是，這款芯片依舊有一定的局限：它的分辨率過低，對(duì)某些特殊種類的外科手術(shù)而言，芯片還是太過笨重。3D打印每個(gè)單獨(dú)的鏡頭也需要一定的時(shí)間。但是，一旦這些限制被解決，這些微型鏡頭將有可能進(jìn)入我們的血管，或是作為超小型無(wú)人偵察機(jī)來監(jiān)視罪犯。
  編輯點(diǎn)評(píng)
  如今，隨著3D打印的技術(shù)越來越成熟，3D打印已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于珠寶、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療、教育以及其他各領(lǐng)域并產(chǎn)生了重要作用。此次研究人員使用3D打印機(jī)對(duì)微透鏡進(jìn)行注塑加工，增強(qiáng)了鏡頭的視野和聚焦能力，使研究人員在低分辨率的條件下也能看到廣闊的視野。