如果你曾尝试在黑暗的餐厅拍照，你就会知道很难获得清晰，高质量的图像。将来，由于采用了一种新的方法对当今数码相机中的平面图像传感器进行球面弯曲，相机可能不会在这些条件下挣扎。

　　“我们采用弯曲商用图像传感器的方法可以使新型相机变得非常小，但其图像质量可与大型相机中的图像传感器相媲美，”Brian Guenter表示。微软研究团队。“除了改进消费者相机之外，弯曲传感​​器还可用于创建更好的摄像头，用于监控，头戴式显示器和自动车辆导航的进步。

　　今天的大多数相机都使用由多个光学元件制成的镜头，这些镜头可以校正各种光学误差或像差，并且还可以操纵图像，以便通过平面传感器进行检测。使用弯曲的而不是平坦的图像传感器意味着光学元件必须做更少的工作来校正和平坦化图像，使得可以使用更少的光学元件。这不仅可以转换为更小，更快，更便宜的镜头，而且还可以更容易地改善光学元件的其他特性。

　　“当使用弯曲传感器时，可以更有效地校正像差，从而更容易创建非常广角的镜头，在整个视野范围内产生清晰的图像，或者创建快速镜头，在低光照条件下产生更好的图像，“研究小组成员Neel Joshi说。“制作在整个图像上均匀照明的相机也更为直接。”

　　微软研究和研发实验室HRL实验室有限责任公司的研究人员在光学学会期刊Optics Express上报告说，他们的新方法可以创建比以前报道的球形曲率高三倍的图像传感器。他们已经能够将其中一个传感器整合到原型相机中。与今天的高端商用单镜头反光相机(SLR)相机相比，带有新传感器的相机在整个视野范围内产生了更高分辨率的图像。

　　“虽然使用弯曲传感器的好处已经有一段时间了，但我们的工作现在使用弯曲传感器制作相机变得切实可行，”研究团队成员Richard Stoakley说。“为现成的图像传感器添加球面曲率可以以合理的成本完成，并且显示出显着的优势。”

　　创造理想的相机

　　创建弯曲传感器的新方法源于七年前研究人员自问的一个问题：“理想相机会是什么样的?” 他们认为这样的相机可以在非常低的光线下拍摄，非常小，并产生非常清晰的照片。

　　“当时，不可能像这样制作相机，”Guenter说。“我们认为，如果我们能够通过制造更快的镜头来改善相机的光学系统，我们可能会使用更小的传感器，同时仍能收集足够的光线以获得良好的画面。这促使我们开始研究弯曲的传感器，以此作为潜在实现突破的方法性能。”

　　为了制作弯曲的传感器，研究人员将从薄的CMOS图像传感器晶圆切割的单个传感器放入定制的模具中，然后使用气动压力将每个传感器推入模具中。弯曲传感器的其他尝试通常包括将边缘胶合并试图推动传感器的中心。然而，这会产生高应力点，导致传感器在达到目标曲率水平之前破碎。

　　研究人员通过让它们在弯曲过程中自由浮动，从而使应力逐渐消散，从而大大提高了传感器的曲率。他们还使用了一种特殊形状的模具，当模具被压入模具时，模具会非常缓慢地在芯片边缘产生应力。微软与拥有半导体制造能力和设备的HRL实验室签约，以帮助解决弯曲传感器所涉及的一些特定物理挑战。

　　“这项工作涉及大量的实验，”乔希说。“所涉及的每一个表面都必须经过仔细处理，以展示传感器最终所需的确切特性，以便在不破坏的情况下获得适当的应力。”

　　测试表明，弯曲传感​​器并未改变其任何电气或成像特性。当用于配备专门设计的f / 1.2镜头的原型相机时，弯曲传感​​器的分辨率是具有类似镜头的高端单反相机的两倍以上。朝向图像边缘，弯曲传感​​器比SLR相机锐化约五倍。

　　虽然大多数相机在成像传感器的角落周围的光检测都有所减少，但研究人员表明，弯曲的传感器几乎没有光线损失。与商用单反相机测量的约90%相比，这是一个显着的改进。

　　“我们展示了你可以采用现成的传感器，弯曲它并显着提高光学系统的性能，”Guenter说。“这可以通过相对较低的成本来实现，并且实际上没有任何缺点。”

　　弯曲的手机传感器

　　虽然报纸上报道的原型相机的尺寸与小型消费相机相当，但研究人员表示，这些镜头可以制作得足够小，适用于手机和平板电脑。还应该可以构建可以批量生产这些弯曲传感器的机器，允许将额外的处理结合到现有的传感器制造中，以便在批量生产中良好地摊销。

　　研究人员正在努力研究是否有进一步的改进可能会产生更多曲率的传感器。他们还想尝试在红外波长下工作的弯曲传感器，这对于望远镜，3D空间映射，生物识别认证和各种科学应用非常有用。尽管他们警告说，不太可能很快推出采用弯曲传感器的商业产品，但他们有兴趣与其他公司合作，进一步改进传感器，并进行为大规模生产做准备所需的剧烈稳健性测试。

　　“我认为我们已经为全新一类镜片敞开了大门，”斯托克利说。“我很高兴看到我们的团队和其他人使用弯曲的传感器，通过创新的镜头设计实现更多的相机质量改进。”