試想像，未來我們將不用在拍照前進行構圖和對焦，只需按下快門記錄場景的立體資料，其後才選定主體、景深、角度等細節。這就是光場成像的好處。但光場成像系統需要精密的微透鏡陣列，大大提高了整體成本。科學家一直努力尋找解決方案，以降低成本，當中包括工業及系統工程學系的李莉華博士。近年來，李博士的團隊屢在這方面取得突破。今年團隊再接再厲，開發光場傳感器，為相機和電子設備製造商提供低成本的微透鏡陣列，以取代CCD或CMOS的玻璃片。利用此技術拍攝的光場影片可應用於距離測量、物體偵測和生產線的品質監控。
光場成像原理
光場相機通過微透鏡陣列，從稍微不同的角度同時拍攝場景的幾萬個影像，從而重構其三維空間。過往，微透鏡陣列的製造往往牽涉光刻或離子蝕刻等複雜的工序，涉及昂貴的設備和嚴格的環境控制。因此，李博士的團隊於2016年研發滾筒加工模具注塑PMMA材質類複眼透鏡技術，以降低成本；2018年，團隊開發冷膜熱成型壓印技術，通過局部加熱光學玻璃表面壓製超高精度的微透鏡陣列。「我們今年開發的光場傳感器結合了高精密模壓複眼透鏡與CCD或CMOS傳感器，可說是過去兩個項目的延續。經過幾年的努力，我們已成功地將成本大幅降低。」李博士解釋道。
針對相機及電子設備製造商的B2B方案
光場傳感器是專為相機和便攜式電子設備製造商而設的B2B（商家對商家）方案；其微透鏡陣列能夠取代傳感器的防護玻璃片，並可按傳感器的規格量身訂製；而當中強大的軟件則可分析在傳感器上產生的圖像，擷取場景的完整3D資料。團隊更開發了一套深度學習算法，以偵測距離鏡頭10厘米至50米範圍內的目標物體，並量度目標與鏡頭的距離。另外，視乎製造商的要求，傳感器甚至可攝錄光場影片，每秒拍攝多達25格影像。換句話說，除了重構3D空間外，光場傳感器還可結合時間元素，變成4D影像，這對於不斷變化的場景尤其有用。
實際應用
光場傳感器的用途非常廣泛，基本上，只要有測量深度和距離的需要，就可使用此傳感器，例如安裝在3D掃描無人機上圍繞目標地方拍攝光場影片，即時量度飛行範圍內所有地形和結構的尺寸；或安裝在閉路電視，讓警方準確計算疑犯的身高和身型。還有，半導體芯片製造商可把光場傳感器與顯微鏡連接起來，拍攝芯片成品的光場影片，即可輕鬆地進行品質控制工作，量度芯片上蝕刻或沉積電路的厚度，檢查3D芯片有否按標準層疊；珠寶製造商也可用光場傳感器來監控產品的品質，檢查鑲爪的粗幼與均勻度。生物醫學方面，安裝在內窺鏡和顯微鏡上的光場傳感器可以監測和量度活體組織。
2019年11月，基於光場成像原理的物體偵測及距離測量傳感器於德國紐倫堡舉行的第七十一屆國際創意、發明及新產品展（iENA）中榮獲一項金奬。
