MIT科学家创造了一种无需移动部件即可调整焦距的相机镜头

导读：现代变焦镜头的工作原理非常奇妙，但打开一个镜头后，会看到一个真正可怕的微机械复杂程度，当操作变焦或对焦环时，20个或更多的抛光玻璃元件以不同的速度向不同的方向移动。

据外媒New Atlas报道，现代变焦镜头的工作原理非常奇妙，但打开一个镜头后，会看到一个真正可怕的微机械复杂程度，当操作变焦或对焦环时，20个或更多的抛光玻璃元件以不同的速度向不同的方向移动。事实上，这些东西在与家具碰撞，暴露于雨水，灰尘和温度变化的情况下可持续多年使用。但麻省理工学院（MIT）材料研究团队的一项新研发成果，声称可以利用一种完全不需要移动的透明相变材料，快速准确地聚焦光线。

相反，这种“超薄可调谐元透镜”会根据热量重新排列其原子结构。

这种材料是可重写CD和DVD中使用的锗/锑/碲材料的一种新变化。在这些应用中，激光热被用来在透明和不透明状态之间切换材料。但麻省理工学院的团队将硒加入其中，发现当加入热量时，其原子结构“从无定形、随机的原子纠缠转变为更有序的晶体结构”，在不改变其透明度的情况下改变了其折射能力。

元透镜的表面刻有微小的、精确的图案结构，可以设计成以某种方式折射或反射光线。当材料被加热时，其光学特性会发生变化。在该团队原型的配置中，它在室温下将红外光聚焦在一个近点上，然后随着加热将其焦点移到更远的地方。

该团队通过将元透镜放置在一个舞台上，并用调谐到红外波段的激光束照射它来测试元透镜。研究人员将两张不同距离的透明分辨率图放在它的面前，发现它在室温下能够分辨出较近的那张图的锐利图像，而在加热后，即使在移除热源后，也能分辨出较远的那张图的同样锐利图像。

“我们的结果表明，我们的超薄可调谐透镜，在没有移动部件的情况下，可以实现对定位在不同深度的重叠物体的无畸变成像，可以与传统的、笨重的光学系统相媲美。”麻省理工学院材料研究实验室的研究科学家顾天说。

该团队认为可以用集成的微加热器来制造，它可以 “用短的毫秒脉冲快速加热材料”，精确地调整温度，以便在最小和最大焦距之间的中间状态范围内实现连续调焦--尽管目前还不清楚它能够以多快的速度冷却并将焦点重置到最小距离。

“一般来说，当一个人制造一个光学器件时，调整其特性的后加工是非常具有挑战性的，”团队成员Mikhail Shalaginov说。“这就是为什么拥有这种平台就像光学工程师的圣杯，可以让（金属烯）在大范围内有效地切换焦点。”

该团队表示，这种红外原型可以在微型热瞄准镜、超小型热像仪和低调的夜视镜中发挥作用。研究人员称，通过进一步的发展，可以实现智能手机的超小型变焦镜头，没有活动部件等等。

有关该研究的论文发表在《自然通讯》杂志上。