研究进展

南京大学李涛、祝世宁团队的超构透镜广角成像研究取得重要进展

2022-04-16   677    

近日,南京大学李涛教授、祝世宁院士的研究团队研发出一种基于超构透镜阵列的平面广角相机。研究团队提出的是一种基于超构透镜阵列的广角成像方案。其实现原理是对阵列中的每个透镜相位进行精心设计,在双曲聚焦相位的基础上附加一定的角度修正项,使得每个透镜可以对一定角度范围内的入射光高质量聚焦。阵列中所有透镜负责的角度范围可以覆盖120°的视角范围,然后通过将每个透镜的子图像拼接可以得到完整的广角成像(见图一示意图)。该工作充分发挥了超构透镜超轻、超薄的优势,仅用亚微米厚的单层超构透镜阵列就实现了超过120°视角高质量的广角成像功能(见图二成像实验结果)。结合团队之前开发的超构透镜与CMOS成像芯片,整个平面广角相机相较商用鱼眼镜头在体积和重量上具有巨大优势(对比见图三,右侧平面广角相机的尺寸约1cm×1cm×0.3cm),有望用于智能手机,或汽车、无人机等载具,的便携式成像设备上。

该成果近日以 Planar wide-angle-imaging camera enabled by metalens array为题发表在了国际光学顶级期刊Optica(Optica, 9, 431-437 (2022))。南京大学副研究员陈绩博士为论文的第一作者,李涛教授为论文的通讯作者。工作得到了祝世宁院士的悉心指导,南京大学固体微结构国家重点实验室微加工中心为样品加工提供了重要技术支持。该研究得到国家重点研发计划(2016YFA0202103),国家自然科学基金(91850204, 12104223),以及南京大学登峰B计划支持。


图一 超构透镜广角成像示意图



图二 广角成像实验结果。(左侧)成像装置示意图;(右上)单个超构透镜成像结果,对比(右下)超构透镜广角相机成像结果


图三 商用鱼眼镜头与超表面集成广角相机对比


论文链接:https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-9-4-431&id=471407

Optica News报道:Researchers Create Miniature Wide-Angle Camera with Flat Metalenses









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