动态可调镜头 几乎可以完成任何复杂的光学功能

一组研究人员报告了一种能够实现几乎任何复杂光学功能的动态可调镜头。

移动设备上的相机性能已被证明是大多数最终用户的目标之一。光学图像质量改进的重要性以及拥有更薄更薄的智能手机的趋势已迫使制造商增加相机数量,以便为手机提供更好的变焦,低光照高质量摄影,肖像等等。但是,在微型光学配置中添加额外的镜头并用电子设备驱动光聚焦并不像看起来那么容易,特别是在小型或狭窄的空间中。

可调动态变焦镜头集成在毫米厚的手机,微型显微镜或医疗内窥镜的远端,需要复杂的镜头,可以处理全部光谱,并在几毫秒内进行电子整形。到目前为止,一类被称为液晶空间光调制器的软材料已经成为高分辨率光成形的首选工具,但是它们的实施已被证明在性能,体积和成本方面具有局限性。

最近在Nature Photonics上发表的一项研究来自Institut de la Vision的Pascal Berto,Chang Liu和Gilles Tessier与Laurent Philippet,Johann Osmond,Adeel Afridi,Marc Montagut和Bernat Molero之间密切合​​作的成果,由ICREA教授在ICFO Romain Quidant领导,研究人员演示了一种可调节的技术来操纵光线而无需任何机械运动。在这种方法中,通过精确的Smartlens,电流通过经过良好优化的微米级电阻器,并且加热局部地改变了保持电阻器的透明聚合物板的光学性质。就像海市蜃楼弯曲的光线穿过热空气来制造远处湖泊的幻象一样,这个微型热区域能够偏离光线。在几毫秒内,一块简单的聚合物板可以变成镜片和背面:小,微米级smartlenses快速升温和降温,功耗最低。它们甚至可以用阵列制造,作者表明,通过激活位于每个物体前面的Smartlenses,即使场景是彩色的,也可以将位于不同距离的多个物体聚焦在同一图像中。

通过模拟热量的扩散和光的传播,并使用受自然选择规律启发的算法,作者表明它们可以超越简单的镜头:正确设计的电阻器可以控制光线并实现更高的控制范围各种光学功能。例如,如果在其上印有正确的电阻器,则可以随意激活或去激活一块聚合物以产生给定的“自由形式”并校正我们视力中的特定缺陷或光学仪器的像差。

Romain Quidant教授指出,“值得注意的是,Smartlens技术具有成本效益和可扩展性,已被证明有可能应用于高端技术系统以及简单的面向终端用户的成像设备。”该研究的结果为开发可能对当前现有光学系统产生巨大影响的低成本动态可调装置开辟了新的窗口。

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