不移动透镜，就能实现变焦成像的“智能透镜”诞生！

移动设备摄像头性能已经被证明是大多数终端用户的目标之一，光学图像质量改善的重要性，以及智能手机越来越薄的趋势，促使制造商增加了摄像头的数量，以便为手机提供更好的变焦、低光曝光、高质量的摄影和人像设置等。

但是，在微型化的光学结构中添加额外透镜，并使用电子设备驱动光聚焦并不像看上去那么容易，尤其是在小尺度或有限空间中。

要将可调动态变焦镜头集成到毫米厚的手机、微缩显微镜或医用内窥镜的远端。需要复杂的镜头，能够处理全光谱，并在几毫秒内通过电子手段进行重塑。到目前为止，一种被称为液晶空间光调制器的软材料一直是高分辨率光成型的首选工具，但事实证明，所实现在性能、体积和成本方面都存在局限性。来自法国视觉研究所的Pascal Berto、Chang Liu和Gilles Tessier密切合作的成果，在发表在《自然光子学》上的一项研究中。

研究人员展示了一种无需任何机械运动就能操纵光线的可调节技术。在这种方法中，称为Smartlens，电流通过一个优化的微米级电阻器，局部加热改变了持有电阻器透明聚合物板的光学特性。就像海市蜃楼使穿过热空气的光线弯曲，从而产生遥远湖泊的错觉一样，这个微尺度的热区域能够偏离光线。在几毫秒内，一块简单的聚合物板就可以变成一个透镜和透镜背面：微米级的小型智能透镜可以快速加热和冷却，耗电量最小。

甚至可以被制成阵列，研究人员表示，通过激活位于每个物体前面的智能镜片，即使场景是彩色的，也可以使位于非常不同距离的几个物体在同一幅图像中聚焦。通过对热传导和光的传播进行建模，并利用自然选择法则启发的算法，研究表明，可以远远超越简单的透镜：一个经过适当设计的电阻，可以在非常高的控制水平下塑造光的形状，并实现多种光学功能。例如，如果正确的电阻器被印在一块聚合物上它就可以被激活或失活：

从而产生特定的“自由形态”，并纠正在成像聚焦中的特定缺陷，或光学仪器的畸变。值得注意的是，智能透镜技术具有成本效益和可扩展性，并已被证明有潜力应用于高端技术系统以及简单面向终端用户的成像设备。本研究结果为开发低成本的动态可调谐器件打开了一个新窗口，这些器件将对现有光学系统产生巨大的影响。

博科园｜研究/来自：ICFO

参考期刊《自然光子学》

DOI: 10.1038/s41566-019-0486-3

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