沒(méi)有鏡頭也能拍照，讓智能手機(jī)薄出新高度

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

美國(guó)加州理工大學(xué)(Caltech University)的研究人員最近開(kāi)發(fā)出超薄的無(wú)鏡片光學(xué)相控?cái)?shù)組(OPA)相機(jī)，利用一款8X8的OPA接收器，成功實(shí)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(jī)鏡頭。

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

這款經(jīng)概念驗(yàn)證的小型OPA接收器可透過(guò)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(lái)不同方向的入射光源，但透過(guò)精確的訊號(hào)擷取時(shí)間(可在數(shù)組的不同感測(cè)組件上設(shè)定飛秒級(jí)的延遲)聚焦于一特定的方向。 數(shù)組上每一個(gè)元素接收到的光波可以和來(lái)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(wú)需鏡頭的光操縱原理類似于運(yùn)算攝影，它不需要任何光學(xué)組件，即可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(jī)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(jī)的鏡片與傳感器，還能降低數(shù)字相機(jī)的厚度和成本。 它能仿真一般的鏡頭，但只需簡(jiǎn)單地調(diào)整列接收光的方式，即可以從魚(yú)眼瞬間切換到遠(yuǎn)距(長(zhǎng)焦)鏡頭。 」

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

這項(xiàng)設(shè)計(jì)采用的64元素?cái)?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(shí)的研究成果僅能偵測(cè)一行影像。 如今，這款OPA相機(jī)雖然只能拍攝低分辨率影像，但未來(lái)可望擴(kuò)展成更大尺寸的傳感器，屆時(shí)，研究人員預(yù)計(jì)，它將可能淘汰掉相機(jī)中所用的鏡頭，從而實(shí)現(xiàn)更纖薄輕巧的智能型手機(jī)與平面望遠(yuǎn)鏡等。