新的光学元件可大大缩小相机体积

能想象有一天使用像一张纸一样薄的望远镜，或者一个更小、更轻巧的高性能相机吗？或者智能手机后面的摄像头不再凸出？

在《自然-通讯》上发表的一篇论文中，来自渥太华大学的研究人员提出了一种新的光学元件 - 空间板，它可以极大地微型化光学设备，可能会影响到我们生活中的许多应用。光在传播时会自然"散开"，每一个光学设备都依赖于这种散开；如果没有它，我们就不知道如何设计相机。

空间板的工作原理

例如，在每个望远镜中，在目镜和物镜之间都有一个很大的间隙，以便给光提供传播空间。研究人员开发的空间板模拟了光在一个小设备中传播一段大距离所经历的过程。对光来说，空间板看起来比它所占据的空间 "更多"。在某种程度上，空间板是镜头的对应物，做镜头不能做的事情，缩小整个成像系统。

这篇论文介绍了空间板的概念，通过实验证明了它，并表明它与可见光谱中的光兼容。这很令人兴奋，因为这个设备将让我们缩小各种非常大的设备，包括原理认为在光学领域不可能实现小型化的设备。为了设计它，研究人员想出一套新的规则，与透镜设计中使用的规则不相容。

一个先进的空间板可以实现纸一样薄的望远镜或相机，它可以用来消除目前智能手机背面的相机凸起模块。研究人员表示，摄影师经常携带有巨大长焦镜头的大型相机。如果我们能够充分改善空间板的性能，有可能建造更小、更轻、性能更好的相机。特别是，空间板与金属透镜相结合，将使我们能够把整个背部表面，例如iPhone 11 Pro Max，变成一个扁平超薄的相机，它的分辨率和低光性能将比那些大而重的相机好14倍之多。

研究人员目前正在努力开发这种技术的下一代产品，尝试提高压缩系数，并改善整体性能，将压缩系数从5倍提高到100倍以上，并提高总的光传输量。

相关链接：https://phys.org/news/2021-06-goodbye-camera-miniaturized-optics-counterpart.html 

https://www.nature.com/articles/s41467-021-23358-8