图 | B. 元成像芯片结果；C-F.两种芯片的成像结果局部放大对比。（来源：Nature）
除了成像系统存在的系统像差以外，成像环境中的扰动也会导致空间折射率的非均匀分布，从而引起繁杂多变的环境像差。
其中最为典型的是大气湍流对地基天文望远镜的影响，这从根本上限制了人类地基的光学观测分辨率，迫使人们不得不花费高昂的代价发射太空望远镜，比如价值百亿美元的韦伯望远镜。
硬件自适应光学技术，虽然可以缓解这一问题，但是它设计繁琐、成本高昂，并且有效视野直径通常都小于 40 角秒。
而借助数字自适应光学技术，只需将传统成像传感器替换为元成像芯片，就能为大口径地基天文望远镜提供全视场动态像差矫正的能力。
为了验证其有效性，在中国国家天文台兴隆观测站上的清华-NAOC 80 厘米口径望远镜上，该团队将元成像芯片与传统成像芯片，进行了地月 40 万公里观测的实验对比。
结果显示，数字自适应光学方法能够实现 1000 角秒直径范围内的多区域动态像差矫正，显著提升了成像分辨率与信噪比，有望实现下一代高通量高分辨率地基光学巡天。
图 | 基于 80cm 口径望远镜的 40 万公里地月观测实验，动态多区域湍流像差矫正。（来源：Nature）
除了能实现复杂环境下、宽视场高分辨率大景深范围成像以外，元成像芯片还可同时获取高密度高分辨率的深度信息，在横向和轴向上都具有远高于传统光场相机的定位精度，可给自动驾驶与工业检测等场景，提供一种低成本、被动式、高通量的解决方案。
（来源：Nature）
而在未来，课题组将进一步深入研究元成像架构，充分发挥元成像在不同领域的优越性，有望研发新一代通用像感器架构，从而带来三维感知性能的颠覆性提升，或可广泛用于天文观测、工业检测、移动设备、自动驾驶、安全监控、医疗诊断等。研究人员最后表示：“相关工作同步已经在元潼（北京）技术有限公司进行产业转化。”
参考资料：
1.Wu, J., Guo, Y., Deng C., et al. An integrated imaging sensor for aberration-corrected 3D photography. Nature (2022). https://www.nature.com/articles/s41586-022-05306-8
2.Wu, J., Lu, Z., Jiang, D., et al. Iterative tomography with digital adaptive optics permits hour-long intravital observation of 3D subcellular dynamics at millisecond scale. Cell, 184(12): 3318-3332 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.029
