无镜片摄像头让未来的手机更轻薄

美国加州理工大学（Caltech University）的研究人员最近开发出超薄的无镜片光学相控阵列（OPA）摄像头，利用一款8 x 8的OPA接收器，成功实现可完全由循序反向波束控制图像获取的途径，从而取代庞大的镜头。

加州理工学院的研究人员在日前由美国光学学会（OSA）举办的“激光与电光会议”（CLEO）发表这项名为“8 x 8外差结构的无镜片OPA摄像头”（An 8X8 Heterodyne Lens-less OPA Camera）研究。

这款经概念验证的小型OPA接收器可透过内建于薄型硅光子SOI基底的外差架构加以控制。它的原理类似于波束成形，但相反地，这款OPA接收器可接收来不同方向的入射光源，但透过精确的讯号获取时间（可在阵列的不同感测元件上设定飞秒级的延迟）聚焦于一特定的方向。阵列上每一个元素接收到的光波可以和来自不同方向的光波彼此抵消，而其中一组彼此放大而产生聚焦的“凝视”波，可经由电子加以控制。

这种无需镜头的光操纵原理类似于运算摄影，它不需要任何光学元件，即可实现简单的阵列，可依序着眼于不同的方向，并且有选择地聚焦于不同的事物上。

加州理工大学电机工程与医学工程系教授Ali Hajimiri解释：“我们打造了单层的整合型硅光子元件，它可用于模拟数字摄像头的镜片与传感器，还能降低数字摄像头的厚度和成本。它能模拟一般的镜头，但只需简单地调整列接收光的方式，即可以从鱼眼瞬间切换到远距（长焦）镜头。”

参与这项研究的该校研究生Reza Fatemi说：“这款新型摄像头的原理就像是经由小型吸管观看并扫描整个视野。透过操纵光源取代移动机械物件的方式，让我们能以惊人的速度迅速形成图像。”

这项设计采用的64元素阵列是以加州理工学院研究人员先前的1D研究成果为基础，当时的研究成果仅能检测一行图像。如今，这款OPA相机虽然只能拍摄低分辨率图像，但未来可望扩展成更大尺寸的传感器，届时，研究人员预计，它将可能淘汰掉相机中所用的镜头，从而实现更纤薄轻巧的智能手机与平面望远镜等。

推荐会议：

2017年9月11日，由麦姆斯咨询主办的『“微言大义”研讨会：3D摄像头技术及应用』将在上海隆重举行（同期展会：2017年中国（上海）传感器技术与应用展览会）。本次研讨会内容涉及3D摄像头应用及市场分析、3D摄像头原理及技术路线、3D摄像头模组剖析及算法解析等。已邀请英特尔、Viavi Solutions、瑷镨锐思（Espros）、图漾科技、西安知微传感、艾普柯等企业进行演讲，如果贵司希望参加演讲或展会，请联系：
联系人：王懿
邮箱：[e-mail]
电话：[phone]
研讨会详情信息和报名：www.MEMSeminar.com

延伸阅读：

《3D成像和传感-2017版》