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为电子产品开发提供更薄、更高质量的相机和成像系统

2020年4月13日经过卢克詹姆斯

犹他大学的研究小组与邦斯特宾馆合作,公司开发了一种超薄镜片,可用于下一代相机和成像设备。

利用这种只有千分之一英寸厚的镜头,研究人员已经制造出了一款不需要对焦的相机。与传统相机相比,这有几个优点,比如智能手机和激光雷达系统等电子产品中的优点,后者使用多个镜头来生成高质量的聚焦图像。

研究人员发表他们在光学学会的高冲击研究,OPTICA杂志中的研究结果和声称镜头能够保持彼此约6米的物体的重点。

据说这是通过在平坦表面上图案化的纳米结构来实现,以实现重要的光学性质以控制光线的方式。相比之下,常规镜头将使用庞大的塑料或玻璃来实现这一点。

消除了对聚焦的需求

传统的摄像机,无论它们是在智能手机还是高级工业设备中使用,都需要重点,以确保其捕获的物体的细节是尖锐的。如果帧中相机的不同距离有几个物体,则必须分别聚焦每个对象。

据称,这种1/1000英寸厚的镜头可以消除这种需要,使任何相机都能同时对焦点对准每一个物体。

在该团队的研究论文中,该团队的负责人拉杰什·梅农说:“传统的相机还使用多个镜头同时保持不同颜色的光。自从我们的设计非常一般,我们也可以使用它来创建一个单个扁平镜头,将所有颜色的光,甚至进一步简化摄像机。“

由犹他大学开发的扁平镜头。

犹他大学研究人员开发的扁平镜头。图片记入丹·希克森/犹他大学工程学院

改善镜头设计

研究人员表示,当他们意识到还有其他方式来使用传统镜头将不同的方式引导到球形中,它们会聚到聚焦点的球面上。他们意识到其他形状的波可以产生类似的效果,从而增加了潜在透镜设计的数量。

“在与光学教科书中所教导的鲜明对比的鲜明对比,我们的研究表明,透光镜头影响了多种方式,”梅农说。

在成像系统中的应用

研究团队说,镜头在智能手机等摄影和消费品外的使用外有许多潜在的应用。一个应用程序可以证明是非常有用的自动驾驶汽车的激光雷达系统和其他自治车辆和系统。

虽然激光雷达系统主要使用激光进行操作,但摄像头用于识别交通锥、交通灯、道路碎片、动物等。通过消除对焦,该镜头可能意味着自动驾驶汽车更安全,因为激光雷达系统将从更清晰的起始图像开始,加速识别和决策。

此外,由于该研究小组使用的设计方法可以扩展创建光学组件不同的特性—例如,低成本,高带宽,和容易manufacturability-the相机用于像激光雷达成像系统可以更加实用和专业通过减少重量等因素,复杂性和成本。