犹他大学研发平面透镜 可为汽车打造无需对焦紧凑摄像头

（图片来源：犹他大学）

据外媒报道，美国犹他大学（University of Utah）的研究人员们利用一个只有千分之一英寸厚的透镜，打造了一款无需对焦的摄像头。与大多数智能手机上的摄像头相比，该技术具有相当大的优势，因为传统的摄像头需要多个镜头才能形成高质量的对焦图像。研究人员表示：“我们的平面透镜可大大减轻摄像头和其他成像系统的重量，降低复杂性和成本，同时功能性还得到增加。此种光学技术可实现更轻薄的智能手机摄像头，改进并打造内窥镜等用于生物医学成像的更小型摄像头，以及为汽车打造更紧凑的摄像头。”

研究人员描述了新型平面透镜，并表明其可以对相距约6米的物体保持对焦。该平面透镜采用在平面上形成的纳米结构，而不是笨重的玻璃或塑料，从而可以实现重要的光学特性，以控制光的传播方式。

研究人员表示，此种新型透镜除了摄影之外，还有很多有趣的应用。例如，为激光雷达创造高效照明，这对于自动驾驶汽车等自动驾驶系统而言非常重要。研究人员还表示，他们采用的设计方法可以扩展至制造具有很多特性的光学元件中，此类特性包括极限宽带、更易制造或成本更低。

无论是用在智能手机还是用于显微镜的传统摄像头都需要对焦，以确保被拍摄物体的细节非常清晰，如果距离该摄像头的多个物体距离不同，还需要分别对每个物体进行对焦。

研究人员表示：“新型透镜消除了对焦的需要，可让任意摄像头同时聚焦多个物体。传统的摄像头还采用多个透镜以同时聚焦不同颜色的光，而我们的设计是通用的，可用于打造能够聚焦不同颜色的光的单一平面透镜，进一步大大简化摄像头。”

为了聚焦光线，传统的透镜会将平行光波转换成球面光波，而球面光波会聚成一个焦点。研究人员实现了一个重大突破，意识到其他形状的光波也可实现相似的效果，大大增加了透镜设计的数量。

在选好深度对焦的最佳透镜设计后，研究人员采用纳米制造技术打造了一个透镜原型。实验证实，新透镜的表现与预期一致，而且与同款传统透镜相比，焦距深度大了几个数量级。

研究人员采用红外线和相对较低的数值孔径演示了该款新透镜，数值孔径表示透镜可以接收或发射光线的角度范围。他们计划扩大透镜的数值孔径，并让其可用于全可见光光谱。在此类透镜实现商业化之前，还需要确保其可以大规模量产。