美國康涅狄格大學研究團隊研制出一種創新成像系統，利用多個傳感器陣列

(資料圖)

美國康涅狄格大學研究團隊研制出一種創新成像系統，利用多個傳感器陣列結合計算方法，在可見光波段實現了合成孔徑成像。這種“多尺度孔徑合成成像儀”（MASI）完全擺脫了透鏡限制，克服傳統光學系統在分辨率、視場和結構復雜度方面的局限。該方法或將重新定義科學、醫學和工業領域的光學成像方式。相關成果發表于最新一期《自然·通訊》。

合成孔徑成像技術因應用于事件視界望遠鏡、首次直接拍攝黑洞而廣為人知。該方法通過將多個分離探測器采集的數據進行相干疊加，等效構建出一個遠大于單一設備的“虛擬孔徑”。在射電天文學中，由于射電波長較長，多傳感器之間實現精確同步在技術上是可行的。但在可見光波段，相關尺度要小幾個數量級，傳統所需的同步精度在物理上幾乎無法實現。

MASI用一組排布在不同位置的編碼傳感器取代傳統透鏡，捕捉原始衍射圖案，這些圖案包含了光線與被測物體作用后的亮度和相位信息。

MASI在成像方式上實現了兩項關鍵突破：一方面，它完全擺脫了透鏡的限制，可在數厘米的距離外直接采集物體產生的衍射圖樣。換句話說，這就像是在一桌之隔的距離，能看清一根頭發上的細微紋理，而不必把眼睛湊到跟前。

另一方面，MASI通過計算方法完成不同傳感器數據的同步與融合，取代了納米級瞄準的需求，構建出遠大于單個傳感器的“虛擬”合成孔徑，從而在無需透鏡的情況下實現亞微米級分辨率和寬視場成像。

研究人員比喻說，這就像是多位攝影師同時拍攝同一場景，但拍下的不是普通照片，而是光波性質的原始測量數據，隨后由軟件將這些獨立“拍攝”拼接成一幅超高分辨率圖像。

研究人員表示，該技術代表了光學成像領域的一次范式轉變，有望在醫學診斷、法醫學、工業檢測以及遙感等領域發揮作用。