Как стать автором
Обновить
0
Рейтинг
Dronk.Ru
Dronk.ru — кэшбэк-портал для экономии на покупках

Металинзы, созданные учеными из Гарварда, позволят повысить качество снимка камеры смартфона до уровня DSLR-камеры

Блог компании Dronk.RuНаучно-популярноеБудущее здесь
Созданные группой ученых из Гарвардского университета миниатюрные линзы размером с песчаное зернышко, возможно уже в обозримом будущем смогут успешно конкурировать по качеству снимков с изображениями, получаемыми сегодня при помощи габаритных, тяжелых и дорогих DSLR-камер, использоваться в камерах смартфонов, при изготовлении контактных линз, в перспективных нанофотонных сетях связи, в лазерной микроскопии, томографии, спектроскопии и др. Прототип изобретения был представлен вниманию заинтересованной аудитории на прошлой неделе, а отчет о проделанной работе опубликован на страницах Science в первых числах этого месяца.

image

Зеркальные камеры DSLR — узкое место в работе современных фотографов-профессионалов. Они позволяют получать высокое качество снимаемых изображений, но вместе с тем остаются весьма тяжелыми и громоздкими. К сожалению, высококачественная и тяжелая оптика, точная механика не позволяют сокращать вес и размеры DSLR-камер такими темпами, которыми происходит уменьшение массогабаритных показателей другой техники. В последнее время начаты разработки и производство беззеркальных камер, к примеру, Canon EOS M, но полученные характеристики пока еще не позволяют им успешно конкурировать с DSLR-камерами.

Миниатюрные металинзы (meta-lens), разработанные учеными из Гарвардского университета на основе метаматериала, могут применяться практически во всех существующих сегодня технологиях съемки, начиная от фотографии и заканчивая изображениями, получаемыми при помощи мощных оптических микроскопов и телескопов. Более того, использование металинз в камерах мобильных телефонов и прочей портативной техники позволит получать изображения, не уступающие по качеству снимкам, полученным с помощью полу- и профессиональных DSLR-камер.

image

Размер металинзы — порядка 2 мм в диаметре, а стоимость их изготовления обойдется на 2-3 порядка дешевле, чем изготовление линз из просветленного оптического стекла. «Мы хотели бы заменить громоздкую оптику», пояснил Мохаммадреза Кхорасанинеджад (Mohammadreza Khorasaninejad) — научный руководитель проекта в своем интервью Popular Science. Используя металинзы ,"… Мы можем сократить расходы на 2 или 3 порядка". Другими словами, цену линзы ТОП-уровня в $5000 удастся снизить до потенциально исчезающих S5 долларов, сохранив при этом все ее возможности. И очень важно, что миниатюрные линзы, будучи плоскими, могут быть изготовлены в тех же самых производственных цехах, где производятся стандартные компьютерные чипы.

image
Новые металинзы позволят получать снимки качеством DSLR-камеры при помощи смартфона

Внушительный размер объективов DSLR-камер объясняется использованием в их конструкции множества оптических элементов с изогнутыми поверхностями. Такие линзы изменяют форму световых лучей, преломляют их и фокусируют на поверхности светочувствительного датчика. При этом некоторая часть света, проходящая через края линз, все же выпадает из фокуса изображения, что приводит к размытости краев изображения. Компенсировать эффект сферической аберрации приходится за счет дополнительных корректирующих линз, что дополнительно повышает стоимость и увеличивает габаритные размеры объектива.

У металинз, представляющих собой плоские кварцевые пластины, на поверхности которых сформированы упорядоченные особым образом структуры из диоксида титана, отрицательный эффект, связанный со сферическими аберрациями отсутствует по определению. Каждый отдельный элемент металинзы, внешне схожий с поставленной на ребро миниатюрной костяшкой домино размером несколько десятков х несколько сотен нанометров, преломляет поступающие лучи света по-своему. Вместе с тем, все эти элементы, расположенные в строго определенном порядке, действуют как одна линза, фокусируя лучи света в нужной точке.

Прототип, созданный учеными пока не способен охватить весь диапазон видимого спектра. Варьируя размеры элементов на поверхности металинз, высоту «костяшки», расстояние между соседними металинзами и ряд других параметров исследователям удалось создать образцы линз, демонстрирующих отличные рабочие характеристики в диапазонах 405, 532 и 660 нанометров, т. е. фиолетово-синей, желто-зеленой и красной части видимого спектра. Уже намечены пути решения проблемы улучшения качества картинки с участием цветов и другой части спектра, где пока что изображение выглядит не достаточно резко.

image
Структура поверхности металинзы

Одно из «фирменных» достоинств металинз — несравнимо более высокие показатели эффективности. К такому выводу исследователи пришли еще в 2011 году, когда путем экспериментов получили эффективность на уровне 99%. Это значит, что при прохождении через металинзу теряется всего 1% светового потока. И такой результат сегодня невозможно повторить даже используя лучшие линзы из стекла.

Точно назвать месяц и год, когда металинзы анонсированные группой исследователей из Гарварда смогут добраться да объективов камер смартфонов пока проблематично. Ясно что первым шагом на пути к этой цели станет преодоление проблем качества картинки во всем видимом спектральном диапазоне. Вместе с тем, применение преимуществам разработки в ее нынешнем виде можно найти уже сейчас: это, к примеру, возможность их использования в научном и технологическом оборудовании, задействующем в процессе работы технологии обработки луча лазера и прочих источников света с определенной длиной волны.



Science
BBC


На этом всё, с вами был Dronk.Ru. Не забывайте возвращать деньги за покупки в Китае и подписываться на наш блог, будет ещё много интересного.

image

Рекомендуем:
Экономим до 8% с каждой покупки на AliExpress и других интернет-магазинах Китая
Почему интернет-магазины отдают деньги за покупки?
Верните свои деньги — Выбираем кэшбэк-сервис для Aliexpress
История развития Dronk.ru — от выбора квадрокоптеров до возвращения денег за покупки на AliExpress и не только
Лучший кэшбэк сервис или 5 основных критериев оценки кэшбэк-сервиса
Теги:оптикаобъективкачество изображенияDSLR-камера
Хабы: Блог компании Dronk.Ru Научно-популярное Будущее здесь
Всего голосов 42: ↑27 и ↓15 +12
Просмотры19K

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки