研究人員開發“空間板” 這種新的光學元件可極大縮小相機體積
在《自然-通訊》上發表的一篇論文中,來自渥太華大學的研究人員提出了一種新的光學元件-空間板,它可以極大地微型化光學設備,可能會影響到我們生活中的許多應用。光在傳播時會自然”散開”,每一個光學設備都依賴於這種散開;如果沒有它,我們就不知道如何設計相機。
例如,在每個望遠鏡中,在目鏡和物鏡之間都有一個很大的間隙,以便給光提供傳播空間。研究人員開發的空間板模擬了光在一個小設備中傳播一段大距離所經歷的過程。對光來說,空間板看起來比它所佔據的空間”更多”。在某種程度上,空間板是鏡頭的對應物,做鏡頭不能做的事情,縮小整個成像系統。
這篇論文介紹了空間板的概念,通過實驗證明了它,並表明它與可見光譜中的光兼容。這很令人興奮,因為這個設備將讓我們縮小各種非常大的設備,包括原理認為在光學領域不可能實現小型化的設備。為了設計它,研究人員想出一套新的規則,與透鏡設計中使用的規則不相容。
一個先進的空間板可以實現紙一樣薄的望遠鏡或相機,它可以用來消除目前智能手機背面的相機凸起模塊。研究人員表示,攝影師經常攜帶有巨大長焦鏡頭的大型相機。如果我們能夠充分改善空間板的性能,有可能建造更小、更輕、性能更好的相機。特別是,空間板與金屬透鏡相結合,將使我們能夠把整個背部表面,例如iPhone 11 Pro Max,變成一個扁平超薄的相機,它的分辨率和低光性能將比那些大而重的相機好14倍之多。
研究人員目前正在努力開發這種技術的下一代產品,嘗試提高壓縮係數,並改善整體性能,將壓縮係數從5倍提高到100倍以上,並提高總的光傳輸量。