华人造出无镜头相机拍得比显微镜还清楚

2026-03-29 | 来源: DeepTech深科技 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

（来源：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65661-8）

在反射模式下，他们用这套系统拍了一张标准分辨率测试卡，工作距离拉到 2.2 厘米，单块芯片只能看清 2.19 微米的线条，而九块芯片同步后能看清 780 纳米的线条，要知道这已经达到了亚微米尺度的特征分辨能力。传统光学显微镜要达到这个分辨率，通常需要把镜头怼到样品一毫米以内，MASI 却在两厘米开外就做到了。

（来源：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65661-8）

MASI 还能用来做 3D 成像。他们拍了乐高积木上的凸起字母、硬币上的浮雕花纹、电池表面的细微纹理，全都能变成 3D 图像。值得一提的是，他们把一个子弹壳放在光路里，MASI 拍下光波后，计算机在数字空间里把波面一层一层往后推，每一层都能算出哪部分最清晰，最后合出一张 3D 高度图。子弹壳上撞针留下的凹坑和精细的表面纹路，照样被完整还原出来。

（来源：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65661-8）

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郑国安告诉 DeepTech：“子弹发射时撞针会在弹壳上留下一个凹槽，根据这个凹槽可以追踪子弹和枪支的关系。我们精确重构出了这个凹槽，这对法医学应用很有价值。也可以用在工业检测上，比如测量发动机外表面的精确三维结构。”

MASI 的原理说起来有点反常识：光从物体表面弹出来之后在空中自由传播，本来应该越散越开、越变越模糊。但 MASI 恰恰利用了这种扩散，散开的光波里藏着物体的完整信息，只要有足够的算力把它还原回来，模糊反而成了优势。九块小芯片各自捕捉一小部分散开的光，经过计算相位同步后，将各个芯片恢复的复波场在物平面相干叠加，得到高分辨率重建。

研究中，他们用了一个叫计算相位同步的方法来拼图，每块芯片在记录光的时候会有一个随机的相位偏移，就像几个人用不同的手表对时间，每只表快慢都不一样。

MASI 先指定一块芯片当基准，然后让计算机自动算出其他八块芯片应该调整多少相位差，才能让所有光波在重建时步调一致地叠加起来。这个过程不需要任何重叠的拍摄区域，也不需要参考光，纯粹靠算法把九路信号对齐。

郑国安团队的这项技术，其实是在模仿射电望远镜的做法。2019 年拍下第一张黑洞照片的事件视界望远镜，就是用分布在全球各地的射电望远镜同步接收信号，再通过算法合成一张大图。

郑国安告诉 DeepTech：“黑洞那张照片其实不是用望远镜拍出来的，而是把分布在地球各地的好几台射电望远镜连在一起，相当于造了一台地球那么大的虚拟望远镜。这个技术叫合成孔径技术，简单说就是让很多个小镜头合作起来，做到只有大镜头才能做到的事。”

而 MASI 把同样的思路搬到了光波段，只不过射电望远镜用的是原子钟来同步时间，MASI 用的是计算机来同步相位。