Техніка

Інженери виробляють об’єктив риб’яче око, який повністю плоский

Для захоплення видів в одному кадрі фотографи зазвичай використовують лінзи, риб’яче око-надширококутні, виготовлені з декількох шматочків гнутого скла, які спотворюють вхідне світло, створюючи пухирчасті зображення. Їх сферична, багатоскладова конструкція робить лінзи риб’яче око за своєю суттю громіздкими і часто дорогими у виробництві.Це перший Плоский об’єктив риб’яче око, що створює чіткі панорамні зображення на 180 градусів.

Конструкція являє собою різновид металевого матеріалу, тонкого, як пластина, матеріалу з візерунком з мікроскопічних елементів, які працюють разом, щоб певним чином маніпулювати світлом.У цьому випадку Нова лінза риб’яче око складається з одного плоского міліметрового шматка скла, покритого з одного боку крихітними структурами, які точно розсіюють вхідне світло для отримання панорамних зображень, як і звичайна вигнута багатоелементна лінза риб’яче око. Лінза працює в інфрачервоній частині спектра, але дослідники кажуть, що вона може бути модифікована для захоплення зображень з використанням видимого світла.

Новий дизайн потенційно може бути адаптований для широкого спектру застосувань, з тонкими, надширококутними об’єктивами, вбудованими безпосередньо в смартфони і ноутбуки, а не фізично прикріпленими як громіздкі Доповнення. Низькопрофільні лінзи також можуть бути інтегровані в медичні пристрої візуалізації, такі як ендоскопи, а також в окуляри віртуальної реальності, носиму електроніку та інші пристрої комп’ютерного зору.3D Художня ілюстрація широкого поля зору metalens захоплює 180° панораму суду Массачусетського технологічного інституту і виробляє монохроматичне плоске зображення з високою роздільною здатністю.

Ця конструкція викликає деяке здивування, тому що деякі думали, що неможливо зробити металеву пластину з надширокосмуговим оглядом. Той факт, що це дійсно може реалізувати зображення риб’ячого ока, повністю виходить за рамки очікувань.Це не просто вигин світла-це вигин розуму.

Металообробка, хоча ще в значній мірі знаходиться на експериментальній стадії, здатна істотно змінити поле зору оптики. Раніше вчені розробили металеві лінзи, які дають зображення з високою роздільною здатністю і відносно широким кутом огляду до 60 градусів. Для подальшого розширення поля зору традиційно потрібні додаткові оптичні компоненти для корекції аберацій або розмитості — обхідний шлях, який додасть об’їсти конструкції metalens.

Ху і його колеги замість цього придумали просту конструкцію, яка не вимагає додаткових компонентів і зберігає мінімальну кількість елементів. Їх новий метал являє собою єдиний прозорий шматок, виготовлений з фториду кальцію з тонкою плівкою телуриду свинцю, нанесеною на одну сторону. Потім команда використовувала літографічні методи для вирізання малюнка оптичних структур на плівці.

Кожна структура, або мета-атом, як їх називає команда, формується в одну з декількох нанорозмірних геометрій, таких як прямокутна або кістяна конфігурація, яка заломлює світло певним чином. Наприклад, світлу може знадобитися більше часу, щоб розсіятися або поширитися від однієї форми до іншої — явище, відоме як фазова затримка.У звичайних лінзах риб’яче око кривизна скла природним чином створює розподіл фазових затримок, що в кінцевому підсумку створює панорамне зображення.

Команда визначила відповідний шаблон мета-атомів і вирізала цей візерунок на зворотному боці плоского скла.Ми спроектували задні бічні структури таким чином, щоб кожна частина могла виробляти ідеальний фокус.На лицьовій стороні команда помістила оптичну апертуру, або отвір для світла.

Коли світло проходить через цей отвір, він заломлюється на першій поверхні скла, а потім розсіюється під кутом, пояснює Коллагенов. Тоді світло буде потрапляти в різні частини спини, під різними, але безперервними кутами. Поки ви правильно проектуєте задню сторону, ви можете бути впевнені, що отримаєте високоякісне зображення по всьому панорамному виду.

По той бік панорами.В одній з демонстрацій Нова лінза налаштована на роботу в середній інфрачервоній області спектра. Команда використовувала систему візуалізації, оснащену металевими лінзами, щоб зробити знімки смугастої мети.

Потім вони порівняли якість знімків, зроблених під різними кутами по всій сцені, і виявили, що новий об’єктив виробляє зображення смуг, які були чіткими і чіткими, навіть по краях огляду камери, охоплюючи майже 180 градусів.Це показує, що ми можемо досягти ідеальної продуктивності зображення майже на всьому 180-градусному екрані, використовуючи наші методи.В іншому дослідженні команда розробила Металіни для роботи на довжині хвилі ближнього інфрачервоного діапазону, використовуючи аморфні кремнієві нанотрубки як мета-атоми.

Вони підключили Металіни до симулятора, який використовується для перевірки приладів візуалізації. Потім вони згодували симулятору сцену Парижа, складену з чорно-білих зображень, зшитих разом, щоб створити панорамний вид. Потім вони запустили симуляцію, щоб побачити, яке зображення дасть новий об’єктив.

Ключове питання було в тому,чи покриває лінза все поле зору? І ми бачимо, що він захоплює все через панораму. Ви можете бачити будівлі та людей, і роздільна здатність дуже хороша, незалежно від того, чи дивитеся Ви на центр або на краю.Команда каже, що нова лінза може бути адаптована до інших довжин хвиль світла.

Наприклад, щоб зробити подібну плоску лінзу риб’яче око для видимого світла, Ху каже, що оптичні характеристики, можливо, доведеться зробити менше, ніж вони є зараз, щоб краще заломлювати цей конкретний діапазон довжин хвиль. Матеріал лінз також повинен був змінитися. Але загальна архітектура, яку розробила команда, залишиться незмінною.

Дослідники вивчають можливості застосування своїх нових об’єктивів не тільки в якості компактних камер риб’яче око, але і в якості панорамних проекторів, а також датчиків глибини, вбудованих безпосередньо в смартфони, ноутбуки і носяться пристрої.В даний час всі 3D-сенсори мають обмежене поле зору тому коли ви прибираєте обличчя від смартфона, він вас не впізнає. Те, що ми маємо тут, це новий 3D-датчик, який дозволяє панорамне профілювання глибини, що може бути корисно для споживчих електронних пристроїв.

Related posts

Leave a Comment