Camera foto cu lentile plate care nu necesită focalizare
O echipă de cercetători de la Universitatea din Utah, Salt Lake City și Oblate Optics, Inc. a creat o cameră foto care nu necesită focalizare.
„Lentilele noastre plate pot reduce drastic greutatea, complexitatea și costul camerelor foto și al altor sisteme optice, crescând funcționalitatea acestora.
O astfel de optică ar putea permite realizarea unor camere foto pentru smartphone-uri mai subțiri, o miniaturizare şi o îmbunătăţire a calităţii dispozitivelor optice biomedicale, precum ar fi cele utilizate în endoscopie, precum și realizarea unor camere foto mai compacte pentru automobile”, a declarat Dr. Rajesh Menon, cercetător în cadrul Universităţii din Utah.
Lentilă plată. Credit: Rajesh Menon, Universitatea din Utah.
Lentilele plate realizate de cercetătorii Universităţii din Utah pot menține focalizarea unor obiecte care se află la o distanţă de aproximativ 6 m între ele.
Pentru obţinerea unor proprietăți optice importante de care depinde modul cum se propagă lumina, în construcţia acestor lentile plate s-au folosit nanostructuri modelate pe o suprafață plană în locul unor structuri voluminoase din sticlă sau plastic.
„Aplicaţiile acestor lentile inovatoare ar putea fi multiple, inclusiv asigurarea unei iluminări extrem de eficiente pentru tehnologia LIDAR (Light Detection and Ranging), care este esențială pentru multe sisteme autonome, inclusiv automobilele autonome.
Soluţia constructivă pe care am folosit-o ar putea fi adaptată pentru obţinerea unor componente optice cu proprietăți unice, cum ar fi o lățime de bandă extremă, o tehnologie de fabricaţie mai ușoară sau costuri mai mici”, a declarat Dr. Menon.
Camerele foto obişnuite, indiferent dacă sunt utilizate în smartphone-uri sau pentru microscopie, necesită focalizare pentru ca detaliile unui obiect să fie clare. Dacă există mai multe obiecte aflate la distanțe diferite față de cameră, fiecare obiect trebuie să fie focalizat separat.
„Noile lentile elimină necesitatea focalizării și permit oricărei camere foto să menţină focalizate simultan toate obiectele.
Camerele convenționale utilizează, de asemenea, lentile multiple pentru a menține simultan focalizarea luminii având culori diferite.
Din moment ce soluţia noastră constructivă este foarte generală, o putem folosi pentru a crea un singur obiectiv plat care focalizează toate culorile luminii, simplificând drastic camerele foto şi alte dispozitive optice”, a declarat Dr. Menon.
Pentru focalizarea luminii, lentilele obişnuite transformă undele de lumină paralele în unde sferice care converg într-un punct focal.
Dr. Menon și colegii săi au înţeles că undele care au alte forme pot produce un efect similar, ceea ce înseamnă că există numeroase alte soluţii constructive pentru lentile.
„Spre deosebire de ceea ce am învățat din manualele de optică, cercetările noastre au arătat că există mai multe moduri prin care transmisia luminii este influenţată de o lentilă ideală, un concept cunoscut sub numele de funcția pupilei.
Prin urmare, există un număr practic nelimitat de posibilități pentru obţinerea funcției pupilei în cazul lentilelor și am căutat dintre aceste posibilități una care asigură o distanţă focală optimă”, afirmă Dr. Menon.
După ce au ales cel mai bună soluţie constructivă a lentilei din punct de vedere al distanţei focale, cercetătorii au realizat un prototip prin nanotehnologie.
Experimentele au confirmat că noua lentilă se comportă așa cum era de așteptat, având o distanţă de focalizare mai mare cu mai multe ordine de mărime decât cea a unei lentile convenționale echivalente.
Oamenii de știință au testat noua lentilă în infraroșu și cu o apertură relativ mică. Ei intenționează să extindă domeniul de utilizare pentru aperturi mai mari și să folosească noua lentilă în domeniul vizibil al spectrului electromagnetic.
Înainte de a fi comercializate, sunt necesare, de asemenea, studii pentru verificarea posibilităţii de fabricaţie în masă a acestor lentile.
„Această cercetare este un bun exemplu privind modul cum renunțarea la noțiunile tradiționale poate permite realizarea unor dispozitive considerate anterior imposibile”, a declarat Dr. Menon.
Rezultatele cercetătorilor au fost publicate în revista Optics.
Sursă: Sci-News