猶他大學研發平面透鏡 可為汽車打造無需對焦緊湊攝像頭

2021-01-10 騰訊網

（圖片來源：猶他大學）

蓋世汽車訊 據外媒報導，美國猶他大學（University of Utah）的研究人員們利用一個只有千分之一英寸厚的透鏡，打造了一款無需對焦的攝像頭。與大多數智慧型手機上的攝像頭相比，該技術具有相當大的優勢，因為傳統的攝像頭需要多個鏡頭才能形成高質量的對焦圖像。研究人員表示：「我們的平面透鏡可大大減輕攝像頭和其他成像系統的重量，降低複雜性和成本，同時功能性還得到增加。此種光學技術可實現更輕薄的智慧型手機攝像頭，改進並打造內窺鏡等用於生物醫學成像的更小型攝像頭，以及為汽車打造更緊湊的攝像頭。」

研究人員描述了新型平面透鏡，並表明其可以對相距約6米的物體保持對焦。該平面透鏡採用在平面上形成的納米結構，而不是笨重的玻璃或塑料，從而可以實現重要的光學特性，以控制光的傳播方式。

研究人員表示，此種新型透鏡除了攝影之外，還有很多有趣的應用。例如，為雷射雷達創造高效照明，這對於自動駕駛汽車等自動駕駛系統而言非常重要。研究人員還表示，他們採用的設計方法可以擴展至製造具有很多特性的光學元件中，此類特性包括極限寬帶、更易製造或成本更低。

無論是用在智慧型手機還是用於顯微鏡的傳統攝像頭都需要對焦，以確保被拍攝物體的細節非常清晰，如果距離該攝像頭的多個物體距離不同，還需要分別對每個物體進行對焦。

研究人員表示：「新型透鏡消除了對焦的需要，可讓任意攝像頭同時聚焦多個物體。傳統的攝像頭還採用多個透鏡以同時聚焦不同顏色的光，而我們的設計是通用的，可用於打造能夠聚焦不同顏色的光的單一平面透鏡，進一步大大簡化攝像頭。」

為了聚焦光線，傳統的透鏡會將平行光波轉換成球面光波，而球面光波會聚成一個焦點。研究人員實現了一個重大突破，意識到其他形狀的光波也可實現相似的效果，大大增加了透鏡設計的數量。

在選好深度對焦的最佳透鏡設計後，研究人員採用納米製造技術打造了一個透鏡原型。實驗證實，新透鏡的表現與預期一致，而且與同款傳統透鏡相比，焦距深度大了幾個數量級。

研究人員採用紅外線和相對較低的數值孔徑演示了該款新透鏡，數值孔徑表示透鏡可以接收或發射光線的角度範圍。他們計劃擴大透鏡的數值孔徑，並讓其可用於全可見光光譜。在此類透鏡實現商業化之前，還需要確保其可以大規模量產。

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