手机夜拍发糊、噪点多,几乎是每代新品发布会都绕不过去的老毛病。这次提出解决思路的,是一台3D打印机。

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新加坡科技设计大学的研究人员,联合中国和日本的合作者,用3D打印做出了名为“彩色路由器”的微小结构。可以把它理解成光的微型交通指挥:它不靠滤光片把不需要的颜色挡掉,而是把红、绿、蓝三色光分别引导到传感器上对应的位置。相关成果发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。

传统拜耳滤镜卡在哪

几乎所有相机传感器背后都有一层拜耳滤镜,由红、绿、蓝滤光片排成网格,每个像素只放行一种颜色,其余挡掉。这个过程里只有30%的入射光能通过,剩下的全被浪费。暗光下照片容易发糊、噪点明显、需要更长曝光,这是原因之一。

彩色路由器换了个思路:不拦光,改道光。每个微小单元里有四根用树脂打印的精密柱体,四根柱子协同工作,把红、绿、蓝光分别导向传感器上各自的区域。

打印用的是双光子聚合技术,靠聚焦激光把液态树脂固化成型,做出极小的结构。早前的彩色路由器依赖二氧化钛一类材料,导光能力强,但高精度制造困难。团队的做法是用普通树脂,它的折光能力偏弱,再靠精心设计的柱体形状和尺寸把差距补回来。

实测数字与遗留问题

在仅1毫米宽的区块上,打印出的路由器在实测中把约70%的入射光导向了目标感光区域,比典型彩色滤镜多出40%。

相机实拍测试也有看点:基于路由器的方案用约4毫秒曝光就达到了原本10毫秒曝光的亮度,这有助于减少暗光场景下的运动模糊,色彩还原也更接近真实。

但它仍是实验室里的成果。测试用的是单色传感器,不是完整的手机相机模组;同时存在色彩串扰,约25%的蓝光会漏进红色通道。

主导研究者Joel Yang表示,这套设计还需要适配芯片制造商已在使用的材料和制程。下一步是把彩色路由器直接集成到真实的图像传感器上,测试实际表现。

从实验室成果走到手机里的功能,往往要以年计。这个方向值得留意,但手上的手机还不必急着换。