新型图像传感器打破光学分辨率极限UConn Today

康涅狄格大学团队研发出一种全新图像传感器，通过计算而非镜头，实现高分辨率三维显微成像。

从射电望远镜描绘遥远星系，到显微镜观察活细胞内部结构，成像技术深刻改变了人类理解世界的方式。但在光学波段，一个长期存在的难题始终没有被解决。如何在不依赖复杂镜头、不需要极端精密对准的前提下，同时获得高分辨率和大视野的图像。

康涅狄格大学工程学院的一项新研究，给出了一个出人意料的答案。生物医学工程教授Guoan Zheng和他的团队在Nature Communications发表论文，介绍了一种全新的成像系统，可能重塑光学成像在科研、医疗和工业中的应用方式。

Guoan Zheng教授的实验室开发了一种新的图像传感器，可以在没有透镜的情况下实现光学超分辨率。受捕获第一张黑洞图像的望远镜阵列的启发，该设备使用多个传感器协同工作，通过计算合并它们的观测结果以查看更精细的细节。

问题的核心在于一种叫合成孔径成像的方法。这一方法曾被事件视界望远镜用来拍下黑洞照片。它的基本思路是，把多个分散的传感器采集到的数据进行相干合成，模拟出一个远大于单个设备的成像孔径。

在射电天文学中，这个方法可行，因为无线电波波长很长，不同传感器之间的同步要求相对宽松。但在可见光波段，波长缩小到微米甚至纳米级，要让多个光学传感器在物理层面保持完美同步，几乎不可能。