马晓晨 |「前沿技术」哈佛大学研发出一种超透镜深度传感器

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受美国国防部“多学科大学研究计划”资助，哈佛大学研发出一种紧凑高效的深度传感器，使用直径3mm的超透镜测量10cm范围内的物体深度。

人眼观察物体时，会形成两幅图像，通过逐像素检查计算物体深度；跳蛛则利用主眼上多个视网膜的不同模糊量测量图像的深度信息，计算量较小。受跳蛛深度感觉方式的启发，研究人员研发出一种直径3mm的超透镜，并与带通滤波器、矩形孔等构成4cm×4cm×10cm的深度传感器，能在532nm波长绿光下获得同一物体不同散焦的2个图像，再通过计算获得深度信息。超透镜表面为高600nm、间距230nm的方形TiO2纳米柱阵列，通过改变纳米柱直径可调节两幅图像的相位差。这种深度传感器在10cm的距离内，平均误差仅为5%；结合CPU和GPU，可以100帧/s的速度生成400像素×400像素的深度置信度图，每个像素仅需637次浮点运算。

这种光学深度传感器将纳米光子学与高效计算方法相结合，体积小、计算量小、功耗低，可用于微型机器人、增强现实设备、可穿戴设备等系统。

（蓝海星：马晓晨）