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巴西研究团队开发超薄镜头 仅相当于发丝千分之一 (A equipe de pesquisa brasileira desenvolveu uma lente ultrafina equivalente a apenas um milésimo de um fio de cabelo)

Publicado em 25 agosto 2020

巴西圣保罗大学工程学院研究人员开发了一款厚度仅为人类发丝千分之一的镜头,可以应用在智能手机或需要成像传感器的其他设备中。

圣保罗大学工程学院电子工程和计算系教授、相关论文通讯作者埃米利亚诺·雷森德·马丁斯(Emiliano Rezende Martins)表示,“在当前的科技环境下,它的应用范围几乎是无限的。”

镜头包含一层硅纳米层,在制造中采用了光刻工艺,与芯片生产工艺相似。这类镜头被称作超镜头。超镜头技术问世于10年前,利用被称作超表面的一层超薄微型导波管,将分辨率提升到极限(从物理学上看)。

超镜头一直面临视角过小(不足1°)的难题,一种解决思路是组合超镜头,形成复杂的结构。受到传统镜头反射率越高视场越大的启发,研究人员设计的超镜头,能模仿具有无穷大反射率的平面镜头。

马丁斯说,“我们镜头的视角可以达到180°,而且图像不会失真。我们对视角为110°时它的效率进行了测试,当视角更大时,光线能量会因阴影效应而衰减,但这一问题可以在后处理中得到修正。”

把超镜头组合在一起不利于分辨率的提高,但圣保罗大学的这款镜头,可以满足所有传统应用的要求。马丁斯利用一款3D打印相机对镜头进行了测试,获得大视场的高分辨率照片。他说,“迄今为止,我们只在对绿色成像方面获得了成功,但未来数月我们将对镜头进一步升级,使它可以对所有色彩成像。”

Pesquisadores da Faculdade de Engenharia da Universidade de São Paulo no Brasil desenvolveram uma lente que tem apenas um milésimo de um cabelo humano, que pode ser usada em smartphones ou outros dispositivos que requerem sensores de imagem.

 

Emiliano Rezende Martins, professor do Departamento de Engenharia Eletrônica e da Computação da Faculdade de Engenharia da Universidade de São Paulo e autor correspondente do respectivo artigo, afirmou: “No ambiente tecnológico atual, seu campo de aplicação é quase ilimitado. "

A lente consiste em uma nanocamada de silício, e o processo de fotolitografia é usado na fabricação, semelhante ao processo de produção do chip. Esse tipo de lente é chamado de super lente. A tecnologia de superlente surgiu há 10 anos, usando uma camada de micro tubo de estabilização ultrafino chamado metassuperfície para aumentar a resolução até o limite (fisicamente).

As superlentes sempre enfrentaram o problema de ângulos de visão muito pequenos (menos de 1 °) .Uma solução é combinar as superlentes para formar uma estrutura complexa. Inspiradas pela maior refletividade das lentes tradicionais, quanto maior o campo de visão, as hiperlentes projetadas pelos pesquisadores podem imitar uma lente plana com refletividade infinita.

Martins disse: "O ângulo de visão de nossas lentes pode chegar a 180 °, e a imagem não será distorcida. Testamos sua eficiência quando o ângulo de visão é 110 °. Quando o ângulo de visão é maior, a energia da luz será atenuada pelo efeito de sombra, mas Este problema pode ser corrigido no pós-processamento. "

A combinação de superlentes não é favorável ao aprimoramento da resolução, mas essa lente da Universidade de São Paulo pode atender aos requisitos de todas as aplicações tradicionais. Martins testou a lente com uma câmera impressa em 3D e obteve fotos em alta resolução com amplo campo de visão. Ele disse: "Até agora, só tivemos sucesso na imagem do verde, mas nos próximos meses iremos atualizar ainda mais as lentes para que possam obter imagens de todas as cores."

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