印度科学家领导的团队开发了一种不需要对焦的相机

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。