首爾國立大學開發超薄折疊鏡頭系統引領超表面技術引領相機革命

    首爾國立大學的研究人員取得了一項突破性進展，他們開發了一種使用超表面的折疊鏡頭系統，這種系統能夠大幅減小相機的體積，為虛擬現實（VR）、增強現實（AR）設備、智能手機、內窺鏡和無人機等設備的應用鋪平了道路。

    傳統相機設計的局限

    傳統相機設計依賴于多個玻璃鏡頭的堆疊，以折射光線并捕捉圖像。雖然這種方法能夠提供高質量的圖像，但鏡頭的厚度和鏡頭間的距離增加了相機的整體體積，限制了其在需要超緊湊相機的設備中的應用。

    超薄相機系統的創新

    為了突破這一限制，首爾國立大學的研究人員開發了一種新型的超薄相機系統。該系統通過在玻璃基板上排列超表面，使光線在基板內反射多次，以折疊的方式移動，從而實現了僅0.7毫米厚的鏡頭系統。這種設計不僅減少了相機的厚度，而且保持了卓越的圖像質量。

    超表面技術的優勢

    超表面被譽為下一代納米光學器件，能夠逐像素精確控制光的三個屬性：強度、相位和偏振。這是因為構成超表面的納米結構以幾百納米的周期排列，這比光的波長短。通過設計針對特定波長（852納米）優化的超表面，并在玻璃基板上水平排列多個薄片，光可以在基板內部反射多次，從而以折疊方式高效地確保光路。

    微型相機的結構與性能

    該團隊提出的微型相機結構使用薄的折疊鏡頭模塊系統來調整光路，從而捕捉圖像。該系統在0.7毫米厚的極小系統占用空間內提供了10度視場，并在f/4光圈和852納米波長下提供接近衍射極限的高分辨率圖像。這一創新不僅克服了傳統鏡頭模塊厚的物理限制，而且還提供了卓越的圖像質量。

    應用前景與研究意義

    得益于這些強大的競爭優勢，研究人員開發的微型相機技術有望廣泛應用于VR和AR設備、智能手機、醫用內窺鏡和微型無人機等各種先進光學設備行業。這項研究的意義在于，它通過引入納米光學器件，創新性地減小了相機的厚度，提供了創造性的突破。論文第一作者YoungjinKim表示，他們將繼續研究，引領具有超表面的輕薄相機的創新，這些相機結合了出色的性能和工業優勢，這要歸功于它們在納米級的光調節自由度和通過半導體工藝制造。

    這項研究發表在《ScienceAdvances》上，標志著光學領域的一個新時代，預示著未來相機技術的發展方向，將為我們的生活帶來更多便利和創新。