超薄相机创建无镜头的图像

传统相机，即使是那些最薄的手机，由于其光学原理，也不能真正平坦。加州理工学院的工程师已经开发出一种新的相机设计的超薄光学相控阵（OPA）代替透镜。OPA是计算什么眼镜都采用大块玻璃：它控制着进来的光捕获图像。

透镜有一条曲线，弯曲入射光线的路径并将其聚焦在一块胶片上，或者在数码相机的情况下，是一个图像传感器。OPA有大量的光接收机，每一种都可以单独添加一个严格控制的时间延迟（或相位）它接收光线，使相机有选择地朝不同方向和不同的事情的重点。

在这里，就像生活中的其他事情一样，时间就是一切。我们的新系统，你可以选择性地看一个方向，在你面前的画面中很小的一部分，在任何给定的时间，用飞秒方分第二精密控制的时机，”Ali Hajimiri说，Bren教授，电气工程和医学工程中的分部工程和应用科学在加州理工学院，和一个描述新相机的首席研究员。本文是在美国光学学会（OSA）激光器和电光学会议（英文），2017年3月在OSA OSA在线出版技术消化。

我们已经制造了一个薄的集成硅光子学层，它可以模拟数码相机的镜头和传感器，从而降低数码相机的厚度和成本。它可以模拟一个普通的镜头，但可以从鱼眼切换到长焦镜头瞬间只在阵列接收到的光的方式简单的调整，”哈继米日说。

用于无线通信和雷达的相控阵天线是单个发射机的集合，它们都发出与波相同的信号。这些波相互干涉的建设性和破坏性，放大的信号在一个方向而抵消了它在别处。因此，阵列可以创建一个紧密聚焦的信号波束，通过在阵列的各个点上传输传输时间，可以在不同的方向上进行定向。

在光学相控阵接收机中采用反向原理，这是新相机的基础。阵列中的每个元素接收的光波相互抵消，除了一个以外。在这个方向上，波相互放大，形成一个聚焦的“凝视”，可以通过电子控制。

相机所做的类似于通过细吸管观察并在视野范围内扫描它。我们可以形成一个图像在一个令人难以置信的速度通过操纵光而不是移动的机械物体，说：”研究生Reza Fatemi（MS 16），对OSA的主要作者。

去年，哈继米日的团队推出了一个摄像头，可以检测线图像的一维版本，使得它像一个无条码阅读器，但没有机械运动部件。今年的进展是建立第一个能够创建完整图像的二维数组。这第一2D无透镜摄像机有一个8格只有64光接收机组成的阵列8。产生的图像分辨率较低。但这一制度是从根本上重新思考相机技术概念的证明，哈继米日和他的同事们说。

“应用是无止境的，说：”研究生Behrooz Abiri（MS 12），对OSA论文合著者。”即使在今天的智能手机中，相机也是限制手机体积的因素。一旦放大，这种技术可以使镜头和厚相机过时。它甚至可以通过在地面或太空中制造超轻、超薄的大型平面望远镜，从而对天文学产生影响。

“控制所有的光学性能的相机电子使用一层薄如纸的低成本硅光子学无任何机械运动，镜头或反射镜的能力，打开了一个成像仪，能像墙纸、窗帘的新世界，甚至可穿戴的织物，”哈继米日说。下一步，该小组将致力于通过设计更大的接收器来提高相机的分辨率和灵敏度。