Araştırmacılar Yeni Düz Lens İle Odaksız Kamera Oluşturuyor
Araştırmacılar, inç kalınlığının binde biri kadar olan tek bir lens kullanarak, odaklanma gerektirmeyen bir kamera oluşturdular. Teknoloji, yüksek kaliteli, odakta görüntü oluşturmak için birden fazla lens gerektiren çoğu akıllı telefondakiler gibi geleneksel kameralara göre önemli avantajlar sunuyor.
Utah Üniversitesi’nden araştırma ekibi lideri Rajesh Menon, “Düz lenslerimiz, kameraların ve diğer görüntüleme sistemlerinin ağırlığını, karmaşıklığını ve maliyetini büyük ölçüde azaltabilir,” dedi. “Bu optikler daha ince akıllı telefon kameraları, endoskopi gibi biyomedikal görüntüleme için geliştirilmiş ve daha küçük kameralar ve otomobiller için daha kompakt kameralar sağlayabilir.”
Optik Derneği’nin (OSA) yüksek etkili araştırma dergisi Optica’da, Menon ve meslektaşları yeni düz merceklerini açıklıyor ve birbirinden yaklaşık 6 metre uzaklıkta olan nesneler için odağı koruyabildiğini gösteriyor. Düz mercekler, ışığın hareket şeklini kontrol eden önemli optik özellikleri elde etmek için hantal cam veya plastik yerine düz bir yüzey üzerinde desenli nanoyapılar kullanır.
Menon, “Bu yeni lens, LIDAR için kendi kendine giden arabalar da dahil olmak üzere birçok otonom sistem için kritik öneme sahip yüksek verimli aydınlatma oluşturma gibi birçok ilginç uygulamaya sahip olabilir.” Dedi.
Araştırmacılar, kullandıkları tasarım yaklaşımının, aşırı bant genişliği, daha kolay üretilebilirlik veya daha düşük maliyet gibi çok sayıda özelliğe sahip optik bileşenler oluşturmak için genişletilebileceğini söylüyor.
Lens – Kamera Kurallarını Sorgulama
İster akıllı telefonlarda ister mikroskopi için kullanılsın geleneksel kameralar, bir nesnenin ayrıntılarının keskin olmasını sağlamak için odaklanmayı gerektirir. Kameradan farklı mesafelerde birden fazla nesne varsa, her nesnenin ayrı olarak odaklanması gerekir.
“Yeni lens odaklanma ihtiyacını ortadan kaldırıyor ve herhangi bir kameranın tüm nesneleri aynı anda odakta tutmasına izin veriyor,” dedi Menon. “Geleneksel kameralar aynı zamanda farklı ışık renklerini aynı anda odakta tutmak için birden fazla lens kullanıyor. Tasarımımız çok genel olduğundan, tüm ışık renklerini odaklayan ve kameraları daha da basitleştiren tek bir düz lens oluşturmak için de kullanabiliriz.”
Işığa odaklanmak için, geleneksel lensler paralel ışık dalgalarını odak noktasına dönüşen küresel dalgalara dönüştürür. Önemli bir atılımda, araştırmacılar, diğer şekillere sahip dalgaların benzer bir etki yaratabildiğini ve olası lens tasarımlarının sayısını büyük ölçüde artırdığını fark ettiler.
“Optik ders kitaplarında öğretilenin aksine, araştırmamız ışık iletiminin ideal bir mercekten (öğrenci işlevi olarak bilinen bir kavram) etkilendiğinin birden fazla yolu olduğunu göstermiştir.” Diyerek şöyle devam etti: “Bu, lens gözbebeği işlevi için esasen sonsuz olasılıklar açtı ve bu olasılıkları aşırı bir odak derinliği elde eden biri için araştırdık.”
Deneysel Onay
Odak derinliği için en iyi lens tasarımını seçtikten sonra, araştırmacılar bir prototip lens yapmak için nanofabrikasyon tekniklerini kullandılar. Deneyler, yeni lensin beklendiği gibi performans gösterdiğini ve eşdeğer bir geleneksel lensinkinden birkaç kat daha büyük bir odak derinliği elde ettiğini doğruladı.
Araştırmacılar yeni lensi kızılötesi ışık ve nispeten düşük sayısal diyafram açıklığı kullanarak gösterdiler; bu, lensin ışığı kabul edebileceği veya yayabileceği açı aralığını karakterize eden bir sayı. Lensi daha büyük sayısal açıklıklara uzatmayı ve görünür ışık spektrumu ile kullanmayı planlıyorlar. Objektiflerin ticarileştirilmeden önce seri olarak üretilebilmesini sağlamak için çalışmalara da ihtiyaç vardır.
Menon, “Bu araştırma, geleneksel kavramları terk etmenin daha önce imkansız olduğu düşünülen cihazları nasıl mümkün kılabileceğinin iyi bir örneğidir.” Dedi. “Geçmişten gelen emirleri sorgulamak için iyi bir hatırlatma görevi görür.”
