自夏普在2000年推出世界上第一台具备拍照功能的手机开始，手机厂商们围绕摄像头的提升改进从未停歇。日前，由杭州电子科技大学电子信息学院副教授侯昌伦团队研发的“光学自由曲面成像”相关技术正式被国内某知名手机厂商采纳用于其最新手机产品提升其成像效果，该技术可使用户在拍照时更快获得拍摄的高清照片并实现超广角镜头无畸变高清高分辨视频输出。
光学镜头是机器视觉系统当中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣以及相机内部算法的实现效果。近年来，随着光学材料及光学元件加工技术的不断进步，由注塑材料制备的光学镜头已成为智能手机、平板电脑等终端产品摄像头搭载的主流，而以台湾大立光、舜宇光学为代表的一批光学镜头制造企业也依托其广阔的市场应用实现了自身的飞速发展。据了解，侯昌伦博士毕业于浙江大学光电系计量测试技术及仪器专业，拥有近20年微光学、光学成像和光学检测科研经历，近年来主要从事光学成像技术研发及产业化相关工作。
“以往手机摄像头中的光学元件通常采用传统的球面或非球面光学元件，利用的是旋转对称设计原理其成像范围为圆形。而光学自由曲面为非轴对称、不规则、复杂的曲面，将旋转对称的传统设计打破，其成像范围为矩形，整个区域内的成像更清晰。”侯昌伦表示，采用该技术的摄像头可以实现结构紧凑，重量更轻，光学元件数量更少；而且还可以更好地校正光学系统像差，提高成像质量。有效解决了拍照畸变问题，捕获物体真正的形状拍出最佳的图像。
据悉，除了探索自由曲面在超广角镜头中的应用外，侯昌伦研究团队还在探索自由曲面在光学变焦系统中的应用，相关研究成果已形成系列论文：IEEE Photonics Journal上的《基于自由曲面的超薄光学变焦系统》、Optical Engineering上的《基于Alvarez自由曲面透镜横向移动的光学变焦系统》等。
团队有年轻教师15人，均博士毕业于重点高校及科研院所，其中6人具有海外教育背景。主要的研究方向包括：自由曲面成像光学系统的研究和光学干涉检测技术研究；量子信息技术和先进感知方面的研究；光学计算成像技术和智能图像处理及应用；环境与安全领域新一代在线监测、过程分析和应急检测关键技术的研究；光电子材料与器件的研究。团队成员具有材料、光学、物理学、电子学、环境、生物等相关交叉学科背景，具有强大的技术研发能力。
团队成员至今已承担了国家自然科学基金项目、国家科技部重点研发计划项目课题、国家科技攻关项目、浙江省重大科技专项、装备预研国防科技重点实验室基金项目等一大批国家及省部级科研项目，相关的科研成果发表在advanced materials，physics review letters, ACS NANO、Nano Letters、physics review A, optics communications等国际著名期刊上。
目前低精度的自由曲面已经在光学照明系统中广泛使用，使照明系统的照明均匀性和能量有效利用率大大提高。随着高精度自由曲面加工检测技术的快速发展，自由曲面在高精度成像光学系统中的应用已越来越广泛。下一步，团队还将依托其相关技术在自动变焦眼镜方面进行深入尝试，利用传感器检测眼球运动获得人眼的凝视距离，根据人眼的凝视距离实时动态调整眼镜片的光焦度，从而实现人眼在不同距离都能够清晰舒适的看清物体，有效解决“老花眼”给中老年人带来的生活不便影响。
记者 付曦地