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印度科学家领导的团队开发了一种不需要对焦的相机

科技 2020-04-01 12:01:17

一个由一位印度裔科学家领导的团队开发了一个不需要聚焦的团队,它使用了一个大约1千英寸厚的单个透镜。 研究人员说,这一进展可以使更薄的智能手机相机、改进的和更小的用于生物医学成像的相机,例如更紧凑的汽车相机。 该杂志上描述的这项技术比传统相机(如大多数智能手机中的相机)提供了相当大的好处,后者需要多个摄像头才能形成高质量的聚焦图像。 美国犹他州大学的研究小组组长拉杰什·梅农说:“我们的平板镜片可以大大降低相机和其他成像系统的重量、复杂性和成本,同时提高它们的功能。

梅农和他的同事指出,平透镜可以对相距约6米的物体保持焦点。 平面透镜使用在平面上图案化的纳米结构,而不是笨重的玻璃或塑料,以实现控制光传播方式的重要光学特性。 梅农说:“这种新镜头在摄影之外可能有许多有趣的应用,比如为LIDAR创造高效的照明,这对许多自动驾驶汽车等自主系统至关重要。 研究人员说,他们使用的设计方法可以扩展到创建具有任何特性的光学组件,如极端带宽、更容易制造或更低的成本。 研究人员说,传统的相机,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是尖锐的。 他们说,如果在与摄像机不同的距离上有多个物体,每个物体必须分开聚焦。“新镜头消除了对聚焦的需求,并允许任何相机同时保持所有物体的焦点,”梅农说。 传统的相机还使用多个镜头,以保持不同颜色的光线同时聚焦。 他说:“由于我们的设计非常笼统,我们也可以用它来制作一个单一的平面透镜,聚焦所有颜色的光,大大简化了相机。” 为了聚焦光线,传统透镜将平行光波转化为球面波,汇聚成焦斑。 研究人员意识到,具有其他形状的波浪可以产生类似的效果,大大增加了可能的透镜设计的数量。 梅农说:“与光学教科书中所教授的内容形成鲜明对比的是,我们的研究表明,光传输有不止一种方式受到理想透镜的影响,这一概念被称为瞳孔函数。“这在本质上为透镜瞳孔功能打开了无限的可能性,我们通过这些可能性来寻找一种达到极深聚焦的可能性。”他说。 在选择了聚焦深度的最佳透镜设计后,研究人员使用纳米制造技术制作了一个原型透镜。 实验证实,这种新的透镜按预期进行,并达到比等效常规透镜大几个数量级的聚焦深度。 他们计划将透镜扩展到更大的数值孔径,并将其与全可见光谱一起使用。 研究人员说,在镜片商业化之前,还需要努力确保镜片能够大规模制造。

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