لنز دوربین مسطح با ضخامت یک هزارم اینچ

محققان لنز دوربین مسطحی ساخته‌اند که بسیار نازک است و می‌توان با کمک آن تصاویر واضحی ثبت کرد. ضخامت این لنز یک هزارم اینچ است. آنها معتقدند این فناوری نسبت به دوربین‌های سنتی نظیر دوربین‌های اکثر تلفن‌های هوشمند که به شکل چند لنز برای شکل دادن به تصاویر با کیفیت بالا و فوکوس نیاز دارند، مزایای قابل‌توجهی دارد.

راجش منون رهبر تیم تحقیقاتی از دانشگاه یوتا در اینباره گفت: "لنزهای مسطح ما می‌توانند ضمن افزایش کارایی، وزن، پیچیدگی و هزینه دوربین‌ها و سایر سیستم‌های تصویربرداری را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهند. چنین اپتیکی می‌تواند دوربین‌های هوشمندتر، بهبود یافته و کوچکتر را برای تصویربرداری پزشکی مانند آندوسکوپی و دوربین‌های کامپکت برای خودروها به ارمغان آورد."

لنزهای تخت جدید می‌توانند فوکوس را برای اشیا که تقریباً 6 متر از یکدیگر فاصله دارند، حفظ کند. لنزهای تخت از نانوساختارهایی استفاده می‌کنند که به جای شیشه بزرگ یا پلاستیک، بر روی یک سطح صاف طراحی شده‌اند تا به خواص نوری مهمی که نور را کنترل می‌کند، برسند.

منون در ادامه افزود: "این لنز جدید می‌تواند کاربردهای جالبی در خارج از حوزه عکاسی از جمله ایجاد روشنایی بسیار کارآمد برای LIDAR که برای بسیاری از سیستم‌های هوشمند، از جمله اتومبیل‌های خودران بسیار مهم است، داشته باشد."

محققان می‌گویند رویکرد طراحی مورد استفاده آنها می‌تواند برای ایجاد اجزای نوری با هر تعداد خواصی از قبیل پهنای باند، تولید راحت‌تر یا هزینه کمتر گسترش یابد.

دوربین‌های معمولی که در تلفن‌های هوشمند و میکروسکوپ مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای اطمینان از تیز بودن جزئیات یک شی، نیاز به فوکوس دارند. در صورت وجود چندین شی در مسافت‌های مختلف از دوربین، هر شیء باید جداگانه فوکوس شود اما لنزهای جدید نیاز به فوکوس را از بین می‌برند و به هر دوربین اجازه می‌دهد تا همه اشیاء را به طور همزمان در فوکوس خاصی نگه دارد.

دوربین‌های معمولی همچنین از لنزهای چندگانه استفاده می‌کنند تا به طور همزمان رنگ‌های مختلف نور را در کانون توجه قرار دهند اما این طراحی به‌گونه‌ای است که تمام رنگ‌های نور را متمرکز می‌کند و حتی دوربین‌های آن را به طرز چشمگیری ساده می‌کند.

برای فوکوس نور، لنزهای سنتی امواج نوری موازی را به امواج کروی تبدیل می‌کنند که به یک نقطه کانونی تبدیل می‌شوند.

محققان دریافتند که امواج با اشکال دیگر می‌توانند اثر مشابهی ایجاد کنند و تعداد طرح‌های لنز را می‌توان افزایش داد.

بر خلاف آنچه در کتاب‌های اپتیكال آموخته می‌شود، تحقیقات نشان داده است كه بیش از یك روش برای انتقال نور تحت تأثیر یك لنز ایده‌آل قرار دارد.

محققان پس از انتخاب بهترین طراحی لنز برای عمق فوکوس، از تکنیک‌های تولید نانو برای ساختن یک لنز نمونه اولیه استفاده کردند. آزمایش‌ها تأیید کردند که لنزهای جدید مطابق آنچه انتظار می‌رفت عمل می‌کنند و به عمق فوکوس چندین مرتبه بزرگتر از لنز معمولی معادل آن دست یافته‌اند.

محققان با استفاده از نور مادون‌قرمز و دیافراگم عددی نسبتاً کم، عدسی جدیدی را نشان دادند، عددی که طیف وسیعی از زوایایی را نشان می‌دهد که لنزها می‌توانند نور را بپذیرند یا از خود ساطع می‌کنند.

این تیم قصد دارد لنزها را به دیافراگم‌های عددی بزرگتر گسترش دهد و از آن در طیف نور مرئی استفاده کنند اما همچنان به کارهای بیشتری برای اطمینان از تولید لنزهای انبوه، قبل از تجاری شدن مورد نیاز است.

منون در پایان گفت: "این تحقیق نمونه خوبی از چگونگی کنار گذاشتن مفاهیم سنتی است که قبلاً غیرممکن تلقی می‌شدند."