超表面是一种改变光路的材料不是通过使用球状玻璃或塑料元件

已经使用高折射率玻璃、衍射光栅系统和透镜元件设计完成了大量工作以减小相机镜头的尺寸，但一组研究人员现在正在瞄准这些元件之间的空气空间，以创造微型光学系统。渥太华大学的团队建议将他们所谓的“空间板”插入镜头结构中，以改变光路，从而减少镜头中元件之间的间隙。他们进一步提出，当与超透镜结合时，这些空间板理论上可以实现几乎平坦且极薄的光学系统。

在任何镜头中，为空气保留的区域 - 元件之间的间隙 - 占据了最多的空间。这些间隙当然是经过仔细计算的，并且是引导光从前部元件穿过相机传感器时的路径的关键。这里的想法是使用多层超表面来压缩这些间隙，这些超表面提供负折射率，以缩短一个元素和下一个元素之间的光路。在摄影和望远镜光学镜片中，镜面镜头的目标是达到类似的目的，与其说是缩短光路，不如说是让相同的距离在比通常更短的镜筒内行进。

超表面是一种改变光路的材料，不是通过使用球状玻璃或塑料元件，而是通过其构成中的微小结构。当光线穿过网格、材料内的网和格栅时，光线会重新定向，从而改变其路径。佳能 DO 镜头中的光栅系统在不同尺度上以大致相似的方式工作。

在镜头元件和隔板之间使用油的试验表明，当使用隔板时，拍摄对象的相同区域(在这种情况下是一幅画)可以在镜头和传感器之间的距离更短的情况下对焦。

太空板的想法仍处于概念阶段，进行的试验使用液体和真空代替空气。它们也产生了相对较小的改进，但同时空间板的超表面层的构造相对简单。到目前为止，该团队已经实现了 R=5 的压缩系数，并表示如果他们能够通过将多层超表面材料组合到 100μm 的厚度来实现 R=40 的压缩系数，那么他们可以减少典型智能手机相机中的空气空间镜头从 1 毫米到 0.1 毫米。

尽管该技术最有可能在消费产品之前用于工业过程，但该想法也为可互换镜头系统相机提供了潜力。该团队已经证明，空间板不会影响焦距，适用于所有可见波长并提供高传输效率。由于制造工艺已经在使用中，因此扩展到具有更多超表面的空间板应该相对容易。

不要指望很快就会在相机镜头中看到隔片，但它肯定会成为我们未来在其他产品中看到的东西，例如 AR/VR 中的投影镜头和全息耳机。有关更多信息，您可以在Nature 网站上阅读全文。警告：它有 6700 字长，不容易阅读并且不包含任何笑话。