具有高聚焦效率的混合消色差透镜

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员利用3D打印和多孔硅，开发出了紧凑型可见光波长消色差透镜，这对小型化和轻量化光学器件至关重要。这些高性能混合微光学器件实现了高聚焦效率，同时最大限度地减少了体积和厚度。此外，这些微透镜可以构建成阵列，形成更大面积的图像，用于消色差光场成像仪和显示器。

这项研究由材料科学与工程教授保罗·布劳恩(Paul Braun)和大卫·卡希尔(David Cahill)、电气与计算机工程教授林福德·戈达德(Lynford Goddard)和前研究生科里·理查兹(Corey Richards)领导。这项研究成果发表在《自然·通讯》上。

单透镜的白光彩色成像（左）和混合透镜的白光消色差成像（右）。

布劳恩说：“我们开发了一种方法，通过非传统制造方法，以高度微型化的薄片形式，创造出具有经典复合光学功能的结构。”

在许多成像应用中，存在多种波长的光，例如白光。如果使用单个透镜来聚焦这种光，不同波长会聚焦在不同点，导致彩色模糊图像。为了解决这个问题，多个透镜堆叠在一起形成消色差透镜。布劳恩说：“在白光成像中，如果你使用单个透镜，你会有相当大的色散，因此每种组成颜色都聚焦在不同的位置。然而，使用消色差透镜，所有颜色都聚焦在同一点。”

然而，挑战在于制造消色差透镜所需的透镜元件堆叠相对较厚，这使得经典消色差透镜不适合新的、缩小的技术平台，如超紧凑可见波长相机、便携式显微镜甚至可穿戴设备。

通过单透镜，不同波长的光聚焦在不同点。