美研究者开发出可提供热成像的轻薄相机镜头

美国犹他大学的研究人员开发了一种新型的平板光学镜头,它比传统的相机镜头更薄更轻。尽管用于智能手机相机的传统镜头厚几毫米,但超薄镜头却只有几微米厚。新镜头也可以用于热成像。

超薄透镜具有许多微结构,每个微结构都会使传感器处的光线弯曲。犹他州的研究人员设计了薄的多层衍射透镜(MDL)来校正像差,包括长波红外(LWIR)波段中的色差,从而减轻了透镜的重量。通过实验,他们证明了新型平板透镜可以进行宽带LWIR成像,这种新型平板透镜的厚度为10μm,重量比传统的折射光学镜小100倍。

由犹他大学研究人员开发的扁平镜头比常规镜头更薄,更轻,可以配合无人机使用的相机和士兵使用夜视相机。图片来源:由犹他大学工程学院

由于MDL非常薄,研究人员发现他们可以将易于制造的聚合物用于制作镜片。该团队开发了一种使用新型聚合物的制造工艺,以及可以计算微结构几何形状的算法。Rajesh Menon教授说:“这些微结构可以视为透镜中很小的像素。它们本身不是透镜,而是全部协同工作以充当透镜。”

最终,新镜头可以代替智能手机中的厚重,凹凸不平的镜头,从而可制作外形更时尚的设备,同时还可以使智能手机用于热签名。该技术的更直接的用途是允许轻型无人机飞行更长的时间,而野外的士兵可以更长时间地携带轻型的夜视摄像机。这种新镜头的制造成本也可能更低,因为这种设计允许由塑料而不是玻璃制成。

研究人员的工作证明了轻巧,超薄的宽带透镜在LWIR波段进行高质量成像的潜力。我们的镜头轻了一百倍,变薄了千倍,但是性能却可以达到传统镜头一样的水平。该研究已发表于Proceedings of the National Academy of Sciences,论文链接为:https://doi.org/10.1073/pnas.1908447116。

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