薄型片上纳米光子阵列相机

当今的商用相机系统依赖复合光学器件将来自场景的光映射到传感器上的位置，从而记录为图像。为了记录无光学像差（即偏离高斯光学线性模型）的图像，典型的透镜系统引入了日益复杂的光学元件堆叠，这正是现有商用相机高度居高不下的原因。在这项工作中，我们研究了一种扁平纳米光子计算相机作为替代方案，其采用倾斜微透镜阵列与一种学习型重建方法。该光学阵列嵌入在超表面上，其高度为700~nm，呈扁平状，并位于传感器盖玻片上，距传感器2.5~mm焦距处。为解决超表面高度色散的响应问题并设计覆盖整个传感器的阵列，我们提出了一种可微优化方法，该方法在可见光谱上连续采样，并将不同入射场的光学调制分解为各个透镜。我们使用一种学习型概率重建方法从我们的扁平成像器中重建百万像素图像，该方法采用生成式扩散模型来采样隐式先验。为应对宽带中依赖于场景的像差，我们提出了一种在不同照明条件下获取成对捕获训练数据的方法。我们在仿真和实验原型中评估了所提出的扁平相机设计，验证了该方法能够利用单个纳米光子层从宽带多样场景中恢复图像。