MIT科學家創造了一種無需移動部件即可調整焦距的相機鏡頭

據外媒New Atlas報道,現代變焦鏡頭的工作原理非常奇妙,但打開一個鏡頭後,會看到一個真正可怕的微機械復雜程度,當操作變焦或對焦環時,20個或更多的拋光玻璃元件以不同的速度向不同的方向移動。事實上,這些東西在與家具碰撞,暴露於雨水,灰塵和溫度變化的情況下可持續多年使用。但麻省理工學院(MIT)材料研究團隊的一項新研發成果,聲稱可以利用一種完全不需要移動的透明相變材料,快速准確地聚焦光線。

相反,這種「超薄可調諧元透鏡」會根據熱量重新排列其原子結構。

MIT科學家創造了一種無需移動部件即可調整焦距的相機鏡頭

這種材料是可重寫CD和DVD中使用的鍺/銻/碲材料的一種新變化。在這些應用中,激光熱被用來在透明和不透明狀態之間切換材料。但麻省理工學院的團隊將硒加入其中,發現當加入熱量時,其原子結構「從無定形、隨機的原子糾纏轉變為更有序的晶體結構」,在不改變其透明度的情況下改變了其折射能力。

元透鏡的表面刻有微小的、精確的圖案結構,可以設計成以某種方式折射或反射光線。當材料被加熱時,其光學特性會發生變化。在該團隊原型的配置中,它在室溫下將紅外光聚焦在一個近點上,然後隨着加熱將其焦點移到更遠的地方。

該團隊通過將元透鏡放置在一個舞台上,並用調諧到紅外波段的激光束照射它來測試元透鏡。研究人員將兩張不同距離的透明分辨率圖放在它的面前,發現它在室溫下能夠分辨出較近的那張圖的銳利圖像,而在加熱後,即使在移除熱源後,也能分辨出較遠的那張圖的同樣銳利圖像。

MIT科學家創造了一種無需移動部件即可調整焦距的相機鏡頭

「我們的結果表明,我們的超薄可調諧透鏡,在沒有移動部件的情況下,可以實現對定位在不同深度的重疊物體的無畸變成像,可以與傳統的、笨重的光學系統相媲美。」麻省理工學院材料研究實驗室的研究科學家顧天說。

該團隊認為可以用集成的微加熱器來製造,它可以 「用短的毫秒脈沖快速加熱材料」,精確地調整溫度,以便在最小和最大焦距之間的中間狀態范圍內實現連續調焦–盡管目前還不清楚它能夠以多快的速度冷卻並將焦點重置到最小距離。

「一般來說,當一個人製造一個光學器件時,調整其特性的後加工是非常具有挑戰性的,」團隊成員Mikhail Shalaginov說。「這就是為什麼擁有這種平台就像光學工程師的聖杯,可以讓(金屬烯)在大范圍內有效地切換焦點。」

MIT科學家創造了一種無需移動部件即可調整焦距的相機鏡頭

該團隊表示,這種紅外原型可以在微型熱瞄準鏡、超小型熱像儀和低調的夜視鏡中發揮作用。研究人員稱,通過進一步的發展,可以實現智能手機的超小型變焦鏡頭,沒有活動部件等等。

有關該研究的論文發表在《自然通訊》雜志上。

來源:cnBeta