麻省理工学院工程师完全平坦的鱼眼镜镜头：“这不仅仅是轻盈 - 它的思想弯曲。”

3D宽阔视野金属的艺术性的例证捕获麻省理工°学院的杀手院的180个全景并生产高分辨率单色平面图象。“

为了在单次射击中捕获全景视图，摄影师通常使用鱼眼镜片 - 由多个弯曲玻璃制成的超广角镜头，这些曲线扭曲了传入的光，以产生宽，气泡状图像。他们的球形，多芯片设计使鱼眼镜片自然庞大，经常昂贵地生产。

现在，MIT和Massachusetts大学的工程师都设计了一个完全平坦的广角镜头。它是第一个平坦的鱼眼镜镜头，用于产生清晰，180度的全景图像。该设计是一种“金属”的类型，晶片薄材料图案化，微观特征在一起，以便以特定方式操纵光。

在这种情况下，新的Fisheye镜片由单个平坦的，毫米薄的玻璃组成，覆盖在一侧，具有微小的结构，精确地散射入射光以产生全景图像，就像传统的弯曲，多元素鱼眼镜透镜组件一样。镜头在频谱的红外部分工作，但研究人员也可以修改它以使用可见光捕获图像。

新设计可能适用于一系列应用，具有薄，超广角镜头直接构建在智能手机和笔记本电脑中，而不是物理上附加到庞大的附加组件。低调镜头也可以集成到医学成像装置（如内窥镜）中，以及虚拟现实眼镜，可穿戴电子设备和其他计算机视觉设备。

“这种设计令人惊讶的是，因为有些人认为，没有超大场景，不可能制造金属，”麻省理工学院的材料科学与工程系副教授Juejun Hu说。“这实际上可以实现鱼眼图像的事实完全是外部期望。

这不仅仅是轻盈 - 这是弯曲的。“

胡锦涛和他的同事于2020年9月18日在纳米信件中发表了他们的结果。胡的麻省理工学院的同性恋者是米哈伊尔Shalaginov，范阳，彼得苏，多米利卡·莱兹瓦，Anuradha Agarwal和Tian Gu，以及Sensong An和Hualiang Zhang的Umass Lowell。

背面设计

金属纤维，虽然仍然很大程度上在实验阶段，有可能显着重塑光学领域。以前，科学家设计了生产高达60度的高分辨率和相对广角图像的金属。为了扩展视野，传统上需要额外的光学组件来校正像差，或模糊 - 一种替代方法，可以将批量添加到金属设计。

Hu和他的同事更加推出了一种简单的设计，不需要其他组件并保持最小元素计数。他们的新金属是由氟化钙制成的单个透明件，其中沉积在一侧薄膜薄膜。然后，该团队使用光刻技术将光学结构的模式雕刻到薄膜中。

顶视图镜头显示制造的元曲面（绿色区域）。

每个结构或“元原子”作为团队指的是它们的，以诸如矩形或骨形构造的几个纳米级几何形状中的一个成形，其以特定方式折射光。例如，光可能需要更长时间散射，或者从一个形状与另一个形状传播 - 一种称为相位延迟的现象。

在传统的鱼眼镜片中，玻璃的曲率自然地产生最终产生全景图像的相位延迟的分布。该团队确定了元原子的相应图案，并将这种图案雕刻到平坦玻璃的后侧。

“我们设计了背面结构，使每个部分可以产生完美的焦点，”胡说。

在前侧，团队放置了光学孔径，或打开光。

“当光线通过该孔隙时，它将在玻璃的第一表面折射，然后将朝角分散，”Shalaginov解释说。“从不同且持续的角度，光线将击中背面的不同部分。只要您正确地设计背面，您可以务必在整个全景视图中实现高质量的成像。“

穿过全景

在一个演示中，新镜头被调整为在光谱的中红外区域中操作。该团队使用配备Metalens的成像设置来捕捉条纹目标的图片。然后，他们将以各种角度拍摄的各种角度拍摄的照片的质量进行了比较，发现新镜片产生了清晰明显的条纹的图像，即使在相机视图的边缘，跨越近180度。

“它显示我们可以通过使用我们的方法来实现几乎整个180度的完美成像性能，”Gu说。

在另一个研究中，该团队设计了使用非晶硅纳米孔作为元原子在近红外波长下操作的金属。它们将金属插入用于测试成像仪器的模拟中。接下来，他们喂食了巴黎的一个场景，由黑白图像组成，共同缝合在一起制作全景。然后他们耗尽了模拟，看看新镜头会产生什么样的图像。

“关键问题是，镜头是否覆盖整个视野？我们看到它捕获了全景的一切，“顾说。“你可以看到建筑物和人，而决议非常好，无论你是在看中心还是边缘。”

该团队称，新镜头可以适应其他波长的光线。为了使类似的扁平鱼眼镜镜片用于可见光，例如，胡说光学特征可能必须比现在更小，以更好地折射特定的波长范围。镜片材料也必须改变。但该团队设计的一般架构将保持不变。

研究人员正在探索新镜头的应用，而不仅仅是作为紧凑的Fisheye相机，而且作为全景投影仪，以及直接建造在智能手机，笔记本电脑和可穿戴设备的深度传感器。

“目前，所有3D传感器都有一个有限的视野，这就是为什么当你把脸部放在智能手机时，它不会识别你，”顾说。“我们在这里有什么新的3D传感器，可实现全景深度分析，这可能对消费电子设备有用。”

参考：Mikhail Y. Shalaginov，Sensong An，Fan Yang，Peter Su，Dominika Lyzwa，Anuradha M. Agarwal，Hualiang Zhang，Jualiang Hu和Tian Gu，9月18日的纳米信件：
10.1021 / ACS.NANOLETT.0C02783

该研究部分由DARPA提供资金在极端计划下。