用智能鏡頭為光線塑形

圖是使用智能透鏡放置放在光學儀器位置的示意圖（在本例中是顯微鏡）內。

片來源：西班牙光子科學研究所。

移動設備上的攝像頭性能已被證明是大多數最終用戶的目標之一。光學圖像質量改進的重要性，以及智能手機越來越薄和越來越薄的趨勢，促使製造商增加相機的數量，以便為手機提供更好的變焦、低光曝光、高質量的攝影和肖像設置等。但是，在微型光學配置中增加額外的透鏡和用電子設備聚焦的驅動光並不像看上去那麼容易，特別是在小尺度或有限空間中。

在毫米厚的手機、小型顯微鏡或醫療內窺鏡遠端集成可調動態變焦鏡頭需要複雜的透鏡，能夠處理全光譜，並在毫秒內進行電子整形。迄今為止，一類被稱為液晶空間光調製器的軟材料一直是高解析度光成形的首選工具，但其實現已被證明在性能、體積和成本方面有局限性。

研究人員演示了一種無需任何機械運動就能操縱光線的可調節技術。在這種方法中，創造了智能透鏡，電流通過一個很好優化的微米級電阻，加熱局部改變了保持電阻的透明聚合物板的光學特性。

就像海市蜃樓彎曲光線通過熱空氣來製造遙遠湖泊的錯覺一樣，這個微尺度的熱區域能夠偏離光線。在幾毫秒之內，一塊簡單的聚合物板就可以變成透鏡和背面：小的微米級智能透鏡可以快速加熱和冷卻，並且功耗最小。他們甚至可以在陣列中製造，作者指出，即使場景是彩色的，在同一幅圖像中，通過激活位於每個物體前面的智能透鏡，可以使位於不同距離的幾個物體聚焦。

智能鏡頭示意圖

通過模擬熱的擴散和光的傳播，並使用受自然選擇法則啟發的演算法，作者證明它們可以超越簡單的透鏡：一個經過適當設計的電阻可以很好地控制光的形狀，並實現多種光學特性。例如，如果正確的電阻壓印在它上面，一塊聚合物可以被隨意激活或停用，以產生一個給定的「自由形式」，並糾正我們視力中的特定缺陷，或光學儀器的像差。

正如Romain Quitant教授所指出的那樣，「值得注意的是，智能鏡頭技術具有成本效益和可擴展性，並且已經證明它有潛力應用於高端技術系統以及簡單的面向最終用戶的成像設備。」這項研究的結果為我們提供了一個新的窗口。開發低成本動態可調設備，這將對現有光學系統有很大影響。

來源：https://phys.org/news/2019-07-smartlens.html

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