Ультратонкая плоская линза заставит смартфоны и камеры «похудеть»

Представьте себе смартфоны и цифровые камеры без громоздких линз и объективов или очки со стеклами, толщиной в лист бумаги. На протяжении долгого времени исследователи полагали, что это невозможно из-за особенностей преломления света в плоских линзах. Следовательно, профессиональным фотографам и прочим любителям этого искусства приходилось мириться с громоздкими и множественными объективами. Но в ближайшие пять лет все может измениться кардинальным образом.

Инженеры из Университета Юты разработали новый метод создания плоской и ультратонкой оптики, которая способна фокусировать световые волны видимого спектра в одной точке подобно традиционным изогнутым линзам. Создатели метода рассчитывают увидеть новые камеры с линзами толщиной в лист бумаги уже через пять лет.

Исследования под управлением Раджеша Менона (Rajesh Menon), профессора кафедры электротехники и вычислительной техники, призваны опровергнуть точку зрения, согласно которой дифракционные линзы не могут быть сконфигурированы для всех цветов спектра одновременно. В большинстве случаев дифракционные линзы деформируют световые волны разной длины по-разному, что приводит к значительным хроматическим аберрациям.

Однако, инженеры создали супер-ахроматическую линзу, которая в десять раз тоньше человеческого волоса с микроструктурной геометрией, которая способна приводить световые волны разной длины в один фокус. Таким образом, линзы, произведенные при помощи этого метода, могут в будущем заменить традиционную изогнутую массивную оптику в камерах.

«Мы придумали новый метод создания линз, который резко сокращает аберрации» - утверждает профессор Менон, – «Иными словами, наш алгоритм позволяет создавать микроструктурную геометрию, которая способна сводить разные цвета (световые волны разной длины) в один фокус».

Кроме того, профессор отметил, что для производства подобных линз может использоваться любой прозрачный материал, будь то стекло или пластик. Это обстоятельство обеспечивает разработчикам метода преимущества над конкурирующими исследованиями, к примеру, мета-линз, которые значительно дороже в производстве. «Мы производим наши линзы при помощи метода оптической литографии» – говорит Менон, – «но их масштабное производство дешево, для него могут использоваться технологии, которые служат для изготовления  CD или DVD дисков».

Команда исследователей не отрицает необходимости доработок, прежде чем качество получаемого изображения позволит заменить традиционную оптику. Однако, профессор Менон предполагает, что они могут быть использованы в простых коммерческих целях уже по прошествии следующих пяти лет. Команда сосредоточилась на приспособлении технологии для нужд производителей камер для смартфонов, камер, устанавливаемых на дронов, медицинского оборудования и других областях, где вес и размер имеют решающее значение.