来自太空的日常技术：手机摄像头源自太空

鹰星云、阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林在月球上、火星景观和宇航员在太空行走中拍摄的自拍照等图像（从左上角顺时针）将太空探索的奇迹带到了地球上。

几十年来，哈勃等太空望远镜和阿波罗宇航员在月球表面携带的相机提供的宇宙标志性视图推动了科学探究，激发了无数人的灵感。但是，帮助我们看到广阔的火星平原和我们周围明亮、闪闪发光的星系的技术在我们的日常生活中也比你想象的更普遍。事实上，地球上每三个手机摄像头中就有一个使用了美国国家航空航天局航天器发明的技术。

第一台数码相机可能是由摄影材料和设备公司伊士曼柯达于1975年制造的，但数码摄影的概念是由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国国家航空航天局喷气推进实验室的一名工程师在20世纪60年代提出的。

在JPL，Eugene Lally研究了使用马赛克光电传感器将光信号数字化的方法，然后可以用于捕捉静止图像。这一想法激发了美国国家航空航天局数十年的研究，工程师们正在寻找制造能够承受太空恶劣环境的小型、轻型图像传感器的方法。

图像传感器包含称为像素的光电探测器，用于收集光子或单个光粒子。光子进入像素并转化为电子。这就产生了一个电信号，然后处理器将其组装成一个静止图像。1965年，一位名叫弗雷德里克·比林斯利的JPL工程师首次发表了“像素”一词（“像元”的缩写）。

Aptina Imaging Corporation的1000万像素互补金属氧化物半导体传感器是第一款用于定点拍摄相机的此类设备。

20世纪90年代，由Eric Fossum领导的喷气推进实验室的一个研究小组研究了改进特定类型图像传感器的方法，称为互补金属氧化物半导体图像传感器（CMOS），该传感器将使行星际航天器上的相机显著小型化，同时保持高图像质量用于科学目的。

CMOS传感器以与微处理器和其他半导体器件相同的方式制造，与当时使用的图像传感器相比，更容易构建，也更具成本效益。

这些新传感器的组件和功能集成在一个芯片上，其功耗仅为其他传感器的百分之一。这一切都意味着可以在不牺牲最先进质量的情况下以更低的成本制造更小的相机。

在JPL，Fossum发明了一种有源像素传感器，其中每个像素内的放大器提高每个收集的光子产生的电输出，大大提高了图像质量。

JPL创建了一系列微型成像系统原型，Fossum很快意识到这项技术不仅在太空中有广泛的应用，而且可以用来捕捉地球上的奇迹。1995年，他有先见之明地帮助成立了一家名为Photobit的公司。总部位于帕萨迪纳的Photobit独家授权了这项技术，并成为第一家将这些新型图像传感器商业化的公司。

到2000年6月，Photobit已经运送了100万个传感器，用于从数码相机到牙科射线照相的所有领域。

2001年，Photobit被位于爱达荷州博伊西的领先半导体公司Micron Technology收购。大约在这个时候，内置摄像头的手机大受欢迎。事实证明，正是这项技术使美国国家航空航天局的轨道飞行器、着陆器和漫游器上的相机小型化，非常适合将相机集成到越来越纤薄的手机中，可以在不影响手机电池寿命的情况下捕捉清晰而充满活力的图像。

美光公司旗下的成像集团已成为Aptina imaging Corp.，现总部位于加利福尼亚州圣何塞。2008年，Aptina推出了第10亿个传感器。

Aptina的图像传感器带来了先进的相机功能，如倾斜、变焦、电子平移、运动检测、目标跟踪和图像压缩。起源于美国国家航空航天局的图像传感器技术现在被用于每三个手机摄像头中的一个，并被集成到全球的个人和笔记本电脑摄像头中。

这些传感器还应用于医疗行业——内窥镜和药丸摄像头——以及汽车和监控行业。车内的后视摄像头帮助驾驶者倒车并安全停车。成像技术还被用于开发网络监控系统，以捕捉入侵者，并被用于许多赌场，以检测可疑行为。

自Photobit成立10多年以来，Aptina现在经常在一天内运送超过100万个传感器。随着对改进的手机摄像头和高清成像等高端功能的需求增加，美国国家航空航天局开发的这项技术可能会继续在日常生活中发挥重要作用。