研究人员使用大约千分之一英寸厚的单个镜头创建了不需要对焦的相机。新镜头可以在增加功能的同时，大幅降低相机和其他成像系统的重量、复杂度和成本。图片：RajeshMenon，犹他大学
研究人员使用大约千分之一英寸厚的单个镜头创建了不需要对焦的相机。与传统相机（如大多数智能手机中的相机）相比，该技术具有显著优势，因为传统相机需要多个镜头才能形成高质量的对焦图像。
犹他大学的研究小组负责人拉杰什·梅农（RajeshMenon）说：“我们的平面透镜可以大大减轻照相机和其他成像系统的重量，降低其复杂性并降低成本，同时还能提高其功能。这种光学技术可以制造出更薄的智能手机相机，改进和制造较小的用于生物医学成像（如内窥镜检查）的相机以及使更紧凑的汽车相机成为可能。”
梅农及其同事在光学学会（OSA）高影响力杂志Optica发表文章，描述了他们的新型平面透镜，并表明它可以同时对相距约6米的物体的聚焦。平面透镜使用在平面表面上图案化的纳米结构，而不是笨重的玻璃或塑料来实现控制光传播方式的重要光学特性。
梅农说：“这种新镜头可能会在摄影之外具有许多有趣的应用，例如为光学雷达（LIDAR）创建高效影响，这对于包括自动驾驶汽车在内的许多系统至关重要。”
研究人员说，他们使用的设计方法可以扩展，以制造出具有许多特性的光学元件，例如极高的带宽，更容易制造或更低的成本。
分辨率测试
质疑教科书
常规的相机，无论是用于智能手机还是用于显微镜，都需要聚焦以确保物体的细节清晰。如果有多个物体与相机的距离不同，则必须分别聚焦每个物体。
梅农说：“新镜头消除了对焦的需要，并允许任何相机同时使所有物体保持对焦。常规相机还使用多个镜头同时保持不同颜色的光聚焦。由于我们的设计非常通用，我们还可以使用它来创建可聚焦所有颜色光的单个平面镜头，从而极大地简化了相机。”
为了聚焦光，传统的透镜将平行的光波转换为会聚成焦点的球面波。在一项重要的突破中，研究人员意识到具有其他形状的波会产生类似的效果，从而大大增加了可能的镜片设计数量。
梅农说：“与光学教科书上的教学形成鲜明对比的是，我们的研究表明，理想的透镜会影响光传输的方式不只一种，这就是所谓的瞳孔功能。这为镜片瞳孔功能开辟了本质上无限的可能性，我们在这些可能性中寻找了实现极高聚焦深度的可能性。”
实验确认
在为焦深（depthoffocus）选择最佳的镜头设计之后，研究人员使用了纳米制造技术来制作原型镜头。实验证实，新镜头表现达到预期，并达到了比同等传统镜头大几个数量级的聚焦深度。
研究人员展示了使用红外光和相对较低的光圈的新型透镜，该数值表征透镜可以接受或发射光的角度范围。他们计划将透镜扩大到更大的光圈值，并在全可见光谱中使用它。在将它们商业化之前，还需要进行其他工作以确保可以批量生产透镜。
梅农说：“这项研究是放弃传统观念如何使以前认为不可能的设备成为一个很好的例子。这很好地说明了质疑过去是正确的。”
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszlfa/4767.html
