日前，华为Mate40系列线上发布。HUAWEI Mate 40 Pro 和 HUAWEI Mate 40 Pro+配备的2000万像素的超广角摄像头，让全球“花粉”再次着迷。华为新款手机的超广角摄像头采用了业界首款自由曲面镜头，按华为消费者CEO余承东的说法是“解决了拍照畸变问题，可以捕获物体真正的形状，能拍出最佳的人像”。据了解，这款自由曲面镜头的原型设计者，为我校电子信息学院副教授侯昌伦。
光学是物理和工程之间的桥梁。由于超精密模具加工技术和精密模压注塑成型技术的飞速发展，高精度的复杂光学表面的加工检测技术也在快速发展。不同于传统的球面和非球面光学元件，光学自由曲面为非轴对称、不规则、复杂的曲面。在光学系统中，通过引入自由曲面，可以使光学系统的结构变得更紧凑，重量更轻，光学元件数量更少；而且可以更好的校正光学系统像差，提高成像质量。智能手机具有广阔市场，这就使得高端机拥有采用最前沿光学元件提升用户拍照体验感的可能性。
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。他认为，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会越来越广泛。自由曲面光学产品极大地扩展了应用的空间，市场需求也将获得急速增长，但智能手机体积小、技术集成度高，拍照采用光学自由曲面需要科技论证，并对工艺设计加工提出极高要求。华为手机成为自由曲面镜头使用的“吃螃蟹者”，与侯昌伦博士的研究有关。
据了解，侯昌伦从2018年开始参与华为公司的设计。第一阶段主要验证自由曲面在超广角手机镜头中的应用研究，重点研究自由曲面对超广角手机镜头畸变的校正能力，通过将近一年的理论设计和仿真，达到了预期的目标：通过引入一片自由曲面镜片，设计出了无畸变的超广角镜头。第二阶段主要将第一阶段的研究成果应用在量产的mate40手机型号上，作为华为公司技术顾问参与超广角镜头量产工作，并验证量产的超广角镜头参数，并与镜头生产厂家沟通自由曲面镜头设计加工制造技术。“很幸运，我们做的自由曲面镜头的原型设计能投入应用，制定的规格和参数也能被采纳。”侯昌伦说。
一般来说，从科技研发到产业应用总是有距离的。但华为总是能对科技前沿保持高敏感度，抢抓时机把科技转化为升级的用户体验，为用户创造更高价值。据了解，华为Mate40手机中的超广角镜头，由于引入了自由曲面，镜头的成像质量非常高，系统的光学畸变非常小，不需要经过软件畸变校正就可以得到无畸变的高清晰图像，由于不需要通过软件校正畸变，用户在拍照的时候，可以更快的获得并显示出拍摄的高清晰照片。可以实现超广角镜头无畸变高清高分辨视频输出，其他家手机的超广角镜头由于存在光学畸变,拍摄超广角高清视频时，无法实时软件校正视频畸变而使输出的视频带有明显的畸变。“这是一次科研和工程的完美联动。”侯昌伦博士说。
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手机内置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。
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值班编辑：项逸妮胡碧瑢
主编：赵婧 终审：沈利、唐吟、刘震、余婕