據外媒報道，1935年，世界上首部采用三色彩色技術制作的電影正式上映。彩色印片法徹底改變了攝像頭以及人類對周圍世界的看法和體驗。但是現在，有一種新的方法能夠讓人類和攝像頭了解偏振光世界。

偏振光就是光振動的方向，人眼無法看見，但是某些品種的蝦和昆蟲卻可以看見，而且其能夠提供大量與之交互的物體的信息。目前，能夠看到偏振光的攝像頭用于檢測材料應力，增強對比度以實現物體檢測，以及分析材料表面質量，如凹痕或劃痕。但是，與早期的彩色相機一樣，此類偏振光敏感攝像頭體積龐大，而且往往依賴于移動部件，成本高昂，嚴重限制了其應用范圍。

現在，哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences，SEAS)的研究人員研發出一款非常緊湊、便攜的攝像頭，能夠在單張照片中顯示偏振光。此類拇指大小的攝像頭能夠安裝在自動駕駛汽車、飛機或衛星的視覺系統中，用以研究大氣化學，或者探測偽裝物體。

研究人員表示：“此項研究能夠改變成像領域的游戲規則。目前，大多數攝像頭只能夠探測光線的強度和顏色，無法看到偏振，而該款攝像頭能夠揭示光線如何被周圍的世界反射、傳播。”

此外，研究人員表示：“偏振是光的一種特征，光在物體表面反射時會發生變化從而產生偏振。基于此種變化，偏振光能夠幫助重建物體的3D形狀，估計其深度、紋理和形狀，以及將人造物體與自然物體區分開來，即使此類物體形狀和顏色都相同。”

為了實現此類攝像頭，研究人員采用了納米結構超穎表面，能夠與波長范圍內的光互動。研究人員表示：“如果我們想要測量光線的全偏振狀態，就需要沿著不同的偏振方向拍攝幾張照片。以前的設備要么需要使用移動部件，要么要沿著多條路徑發射光線以獲得多幅照片，從而使得光學設備體積龐大。一種較新的方法是使用具有特殊圖案的攝像頭像素，但是此種方法無法測量全偏振狀態，而且需要采用一種特殊的成像傳感器。而在我們的研究中，我們能夠將所有所需的光學元件集成至一個擁有超穎表面的簡單設備中。”

研究人員利用偏振光如何與物體互動的新知識，設計了一個超穎表面，該表面采用了一組亞波長間隔納米柱，基于偏振光的偏振方向引導光線。然后，該光線會形成四幅圖像，每一幅圖像都會展示不同的偏振，將四幅圖像合在一起，就能夠得到每個像素處光偏振的完整照片。

該設備大約有兩厘米長，并不比智能手機的攝像頭復雜。該設備附帶鏡頭還有保護套，大約與小型午餐盒的大小差不多。研究人員測試了該攝像頭，展示注塑成型塑料物體的缺陷，拿到室外拍攝汽車擋風玻璃上的偏振光，甚至還自拍，演示偏振光攝像頭如何將人臉的3D形狀展現出來。

研究人員表示：“該技術能夠集成至現有的成像系統中，例如集成至手機或者汽車中，從而讓偏振成像技術得到廣泛應用，并實現新的應用。此外，該研究還為緊湊型攝像頭研發指出了新方向，能夠在大氣科學、遙感、人臉識別、機器視覺等領域實現應用。”