美國加州理工大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種無需透鏡的新型相機，可望用于打造更輕薄、成本更低且可折迭的相機與智能型手機等裝置。

美國加州理工大學(xué)(Caltech University)的研究人員最近開發(fā)出超薄的無鏡片光學(xué)相控數(shù)組(OPA)相機，利用一款8X8的OPA接收器，成功實現(xiàn)可完全由循序反向波束控制影像擷取的途徑，從而取代龐大的相機鏡頭。

加州理工學(xué)院的研究人員在日前由美國光學(xué)學(xué)會(OSA)舉辦的「雷射與電光會議」(CLEO)發(fā)表這項名為「8x8外差結(jié)構(gòu)的無鏡片OPA相機」(An 8X8 Heterodyne Lens-less OPA Camera)研究。

這款經(jīng)概念驗證的小型OPA接收器可透過內(nèi)建于薄型硅光子SOI基底的外差架構(gòu)加以控制。 它的原理類似于波束成形，但相反地，這款OPA接收器可接收來不同方向的入射光源，但透過精確的訊號擷取時間(可在數(shù)組的不同感測組件上設(shè)定飛秒級的延遲)聚焦于一特定的方向。 數(shù)組上每一個元素接收到的光波可以和來自不同方向的光波彼此抵消，而其中一組彼此放大而產(chǎn)生聚焦的「凝視」波，可經(jīng)由電子加以控制。

這種無需鏡頭的光操縱原理類似于運算攝影，它不需要任何光學(xué)組件，即可實現(xiàn)簡單的數(shù)組，可依序著眼于不同的方向，并且有選擇地聚焦于不同的事物上。

加州理工大學(xué)電機工程與醫(yī)學(xué)工程系教授Ali Hajimiri解釋：「我們打造了單層的整合型硅光子組件，它可用于仿真數(shù)字相機的鏡片與傳感器，還能降低數(shù)字相機的厚度和成本。 它能仿真一般的鏡頭，但只需簡單地調(diào)整列接收光的方式，即可以從魚眼瞬間切換到遠距(長焦)鏡頭。 」

參與這項研究的該校研究生Reza Fatemi說：「這款新型相機的原理就像是經(jīng)由小型吸管觀看并掃描整個視野。 透過操縱光源取代移動機械對象的方式，讓我們能以驚人的速度迅速形成影像。 」

這項設(shè)計采用的64元素數(shù)組是以加州理工學(xué)院研究人員先前的1D研究成果為基礎(chǔ)，當(dāng)時的研究成果僅能偵測一行影像。 如今，這款OPA相機雖然只能拍攝低分辨率影像，但未來可望擴展成更大尺寸的傳感器，屆時，研究人員預(yù)計，它將可能淘汰掉相機中所用的鏡頭，從而實現(xiàn)更纖薄輕巧的智能型手機與平面望遠鏡等。