Elektronické šošovky uvidia lepšie ako ľudské oko

Nová technológia, ktorú vyvinuli harvardskí výskumníci, môže priniesť revolúciu v šošovkách používaných v kamerách, náhlavných súpravách pre virtuálnu a rozšírenú realitu (VR a AR), aj v dioptrických okuliaroch.

Pozrite siKontaktné šošovky budú mať zoom a zaostrovanie

Vedci z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) sa inšpirovali ľudským okom a vyvinuli adaptívne metašošovky, ktoré predstavujú v podstate ploché, elektronicky riadené umelé oko. Adaptívne šošovky zároveň ovládajú tri hlavné príčiny rozmazania záberov: zaostrenie, astigmatizmus a posun obrazu.

Nový nástroj je nielen schopný zaostrenia v reálnom čase vďaka elastomérnemu svalu, ale nevyznačuje sa nijakou chybou tradičných sférických šošoviek. Môže dokonca robiť niektoré operácie, ktoré ľudské oko nezvládne, vrátane úpravy pre astigmatizmus a posun obrazu. To sú dve premenné, ktoré vedú k rozmazanému videniu.

Aktuálne zariadenie, v ktorom sú adaptívne metašošovky (v strede) riadené vloženými elektródami z uhlíkových nanorúrok.ZDROJ | Alan She / Harvard SEAS

Metašošovky zaostrujú svetlo a eliminujú sférické aberácie prostredníctvom hustej siete nanoštruktúr, z ktorých je každá menšia ako vlnová dĺžka svetla. Staršie metašošovky boli o veľkosti kusu pozlátka.

Pozrite siObjektívy budú môcť byť lacnejšie a lepšie, Mexičan našiel riešenie

Nanotechnológia však prináša aj problémy. „Pretože sú nanoštruktúry také malé, hustota informácií v každej šošovke je neuveriteľne vysoká,“ povedal Alan She z výskumného tímu SEAS. „Ak prejdete z objektívu s veľkosťou 100 mikrónov na objektív s veľkosťou centimetra, zvýšili ste objem dát 10 000-násobne. Ak by sme sa snažili zväčšiť objektív, veľkosť obrazového súboru by sa zvýšila na gigabajty, alebo dokonca na terabajty,“ uviedol She.

Adaptívne metašošovky zameriavajú svetelné lúče na obrazový snímač. Elektrický signál riadi tvar kovovej šošovky tak, aby produkovala požadované optické vlny (zobrazené červenou farbou), čo zlepšuje obraz.ZDROJ | Alan She / Harvard SEAS

Na vyriešenie tohto problému vedci vyvinuli nový algoritmus na zmenšenie veľkosti súboru, aby boli elektronické šošovky kompatibilné s dostupnými technológiami, ktoré sa dnes používajú na výrobu integrovaných obvodov. V článku, ktorý bol nedávno publikovaný v Optics Express, vedci demonštrovali návrh a výrobu metašošoviek s priemerom centimeter a viac.

Pozrite siNeuralink z nás spraví kyborgov so superschopnosťami

Nový výskum vytvára možnosť zjednotenia dvoch technologických odvetví – výroby polovodičových čipov a výroby šošoviek. Rovnaká technológia, aká sa používa napríklad na výrobu procesorov, sa bude môcť využiť na výrobu optických komponentov založených na metamateriáloch, ako sú šošovky.

Revolučný výskum by mohol čoskoro priniesť prielom do dizajnu takmer všetkých dnes používaných optických prístrojov, vrátane fotoaparátov, okuliarov a ďalekohľadov.

ZdrojHarvard Gazette

Komentáre k článku