印度科学家领导的团队开发了不需要对焦的相机

由印度裔科学家领导的团队开发了一种不需要对焦的相机，方法是使用大约千分之一英寸厚的单个镜头。研究人员说，这一进步可以使更薄的智能手机摄像头，用于生物医学成像 (如内窥镜检查) 的改进和更小的摄像头以及用于汽车的更紧凑的摄像头成为可能。该技术在《Optica》杂志上描述，与传统相机 (例如大多数智能手机中的相机) 相比，具有相当大的优势，后者需要多个镜头才能形成高质量的对焦图像。

美国犹他大学的研究团队负责人拉杰什·梅农说: “我们的平板镜头可以大大降低相机和其他成像系统的重量、复杂性和成本，同时增加它们的功能。”

Menon及其同事指出，平面透镜可以保持彼此相距约六米的物体的焦点。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。

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梅农说: “这种新镜头可以在摄影之外有许多有趣的应用，比如为激光雷达创造高效照明，这对包括自动驾驶汽车在内的许多自动驾驶系统至关重要。”

研究人员说，他们使用的设计方法可以扩展到创建具有多种特性的光学组件，例如极端带宽，更容易的可制造性或更低的成本。研究人员说，无论是用于智能手机还是用于显微镜的传统相机，都需要聚焦以确保物体的细节清晰。他们说，如果在距相机不同距离的地方有多个物体，则每个物体必须分别聚焦。

梅农说: “新镜头消除了对焦的需要，并允许任何相机同时保持所有物体的对焦。”“传统相机还使用多个镜头，以同时保持不同颜色的光聚焦。

他说: “由于我们的设计非常通用，因此我们还可以使用它来创建单个平面镜头，该镜头可以聚焦所有颜色的光，从而进一步大大简化了相机。”

为了聚焦光，传统的透镜将平行光波转换为球面波，并会聚成为焦点。研究人员意识到，具有其他形状的波可以产生类似的效果，从而大大增加了可能的镜片设计数量。

梅农说: “与光学教科书中教授的内容形成鲜明对比的是，我们的研究表明，理想透镜会影响光传输的方式不止一种，这种概念被称为瞳孔功能。”他说: “这为镜头的瞳孔功能打开了无限的可能性，我们通过这些可能性寻找了一个实现极端聚焦深度的可能性。”

在为聚焦深度选择最佳透镜设计后，研究人员使用纳米制造技术制造了原型透镜。实验证实，新镜头的性能符合预期，并且实现了比等效常规镜头大几个数量级的聚焦深度。他们计划将镜头扩展到更大的数值孔径，并将其与全可见光光谱一起使用。研究人员说，在将镜片商业化之前，还需要确保镜片可以大规模制造。