「複眼技術」攝像頭：讓智能手機未來變得更薄！

導讀

最近，德國弗勞恩霍夫研究院的研究人員，研發出一種工藝能夠生產厚度只有2毫米的平面攝像頭，它和昆蟲的複眼類似，可被劃分成135個小平面。研究人員根據大自然中的昆蟲複眼模型，將這種微型攝像頭概念命名為「小眼視覺」（facetVISION）。

複眼

（圖片來源於：維基百科）

複眼，是一種由不定數量的小眼面組成的視覺器官，主要在昆蟲及甲殼類等節肢動物的身上出現。小眼面，一般呈六角形，是組成複眼表面的若干小型單位，是一個細小的獨立感光組織，能夠分辨光暗及顏色。

昆蟲眼視覺所看到的影像，其實是由眾多單眼所提供的訊息集合而成。然而，單眼並無法有效成像，只能偵測光源的有無。所以，真實的複眼視覺的效果，其實是比較接近透過毛玻璃看到的馬賽克畫面，是很差很模糊的。

複眼技術，作為一項仿生學技術，目前已經應用於運動目標的監控等多個領域，其中包括自動目標識別(ATR)技術，例如美國的反衛星武器研究，法國的機器人視覺系統研究中都利用過此項技術。

技術

弗勞恩霍夫研究院研發的這項技術，和昆蟲的複眼功能相似，由許多個相同的小鏡頭構成。它們位置上相互貼近，組織形式類似於馬賽克。單個小鏡頭平面，只能感知周圍環境圖像的一小部分。然後，通過昆蟲的大腦，將許多獨立的小平面圖像匯聚到一起，形成一幅完整的畫面。新開發的「小眼視覺」攝像頭，通過微型鏡頭和光圈陣列，模仿昆蟲複眼的功能。

他們在CES 2017上展示了這項技術。

這種技術原型是通過圖像傳輸盒子，使用藍牙技術，將捕捉的圖像傳輸到智能手機上。

（圖片來源於： Fraunhofer IOF）

量產

這種攝像頭能夠進行低成本的大規模量產，只需要使用目前半導體行業中已經應用的工藝。眾所周知，計算機晶元是在晶圓（大而薄的半導體片）基礎上進行大規模製造的。晶圓通過切割後，才會變成多個晶元。然而，這數千個「單眼視覺」攝像頭，可以在弗勞恩霍夫應用光學與精密工程研究所，進行「並行製造」。

「小眼視覺」攝像頭可進行工業化大規模量產。

（圖片來源於： Fraunhofer IOF）

應用

Andreas Brückner，是位於耶拿的弗勞恩霍夫應用光學與精密工程研究所的項目經理。他和位於埃爾蘭根的弗勞恩霍夫集成電路研究所的科學家，一起開發這項技術。他的評價如下：

「這項技術模仿了大自然中的模型，通過厚度只有兩毫米的攝像頭，讓我們可以看到最高達4百萬像素的解析度。相對於機器人技術或者汽車生產等工業應用中目前使用的攝像頭來說，很明顯，它具有相對較高的解析度。」

Brückner 繼續說：

「攝像頭可以適用於醫療工程，例如光學感測器，快速簡便地檢驗血液。再比如印刷行業，這種攝像頭能在機器運行時，以高解析度列印圖像。」

這項技術還可以用於汽車攝像頭幫助泊車，另外還有工業機器人攝像頭，防止人類和機器人發生碰撞。所以，這項技術的應用的工業領域應該包括汽車、印刷、醫療等等。

智能手機

智能手機，是目前非常流行的電子產品，智能手機的功能和性能正在不斷飛越，其中一個重點就是越來越薄。但是，智能手機製造商，為了製造超薄智能手機，會面臨著這樣的挑戰：攝像頭的厚度，無法達到智能手機整體超薄設計的要求。大多數智能手機的攝像頭位置，會有一個突出的部分。智能手機製造商們稱之為「攝像頭腫塊」，十分影響手機的美觀。

其原因是智能手機的攝像頭，需要經過注塑成型工藝。這道工藝是在一定溫度下，將高溫液體塑料倒入模具，經冷卻固化後，得到成型品。然後，再由生產線上的機器人，將成型的攝像頭裝配到智能手機中，所以自然厚度會增加不少。

然而，使用複眼技術的攝像頭雖然厚度只有5毫米，但是可以令人滿意地顯示出周圍環境的圖像。所以這種技術集成到智能手機中，有望使得智能手機整體變得更薄，更美觀。

Brückner 說：

「我們想要將昆蟲複眼的原理應用於到攝像頭的生產技術中去。例如，未來有可能在智能手機攝像頭周圍放置幾個相互靠近的小攝像頭。這種小攝像頭和經過實踐驗證的注塑成型的攝像頭相結合，將會帶來超過1千萬像素的拍攝效果，然而厚度差不多只有3.5毫米。」

參考資料

【1】https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/en/press-media/2017/january/ResearchNews/rn01_2017_IOF_Compound%20eyes%20for%20industry%20and%20smartphone.pdf