Die revolutionäre „Space Plate“ kann herkömmliche Kameraobjektive überflüssig machen

Forscher der University of Ottawa haben ein Konzept entwickelt, das die Größe von Linsen deutlich reduzieren und die Größe moderner Optiken effektiv eliminieren würde, wenn es kombiniert mit zu Metalins. Dabei beschäftigte sich das Team nicht mit den Linsenelementen selbst, sondern mit dem Abstand zwischen ihnen.

Die Forscher erklärten, dass die optische Arbeit der letzten Jahrhunderte von der Perfektionierung und Kombination von Linsen abhing, um die optische Leistung besser zu kontrollieren. Dementsprechend hat die relativ neue Nanotechnologie die Entwicklung von metallischen Linsen ermöglicht, die das Potenzial haben, die Optik erheblich zu reduzieren.

Aber die Entwicklung der Metallurgie befasst sich nicht mit dem Erfordernis eines Abstands zwischen optischen Elementen. Egal wie klein das Objektiv ist, es hängt immer noch von der Fläche ab, um Bilder zu erzeugen. Dieser Raum wird immer ein Hindernis für die Miniaturisierung bleiben, wenn er nicht direkt angesprochen wird.

Wie gezeigt in Zusammenfassung der ForschungsarbeitIn dieser Studie adressierten die Forscher explizit das Thema Raum, indem sie das Konzept einer visuellen „Weltraumplatte“ einführten und empirisch demonstrierten.

„…eine Optik streut Licht effektiv bis zu einer Entfernung, die viel länger sein kann als die Dicke der Platte. Solche Optiken werden zukünftige Abbildungssysteme verkleinern und den Weg für ultradünne monolithische Kameras ebnen. In größerem Maßstab die Weltraumplatte könnte verwendet werden, um wichtige Geräte zu miniaturisieren, die implizit mit dem räumlichen Profil des Lichts manipulieren, zum Beispiel Solarkonzentratoren, Stabilisatoren für Lichtquellen, integrierte Photovoltaikkomponenten und Spektrometer.“

Das Team um Dr. Urad Reshef – Postdoc in der Gruppe von Robert Boyd – und Dr. Jeff Lundin – Canadian Research Chair in Quantum Photonics und Associate Professor am Department of Physics der University of Ottawa – sprach Mit Physik Er erklärte, dass das Team sich mit der Lichtausbreitung zwischen optischen Elementen und Aspekten dieses Prozesses befassen wollte, an denen Linsenelemente nichts ändern können.

In einem Interview sagte Dr. Reshef, dass sich Licht auf seinem Weg natürlich ausbreitet und jedes derzeit verwendete optische Gerät auf diese Ausbreitung angewiesen ist, um zu funktionieren. Als Beispiel weist er auf die große Lücke zwischen Okular und Objektiv in einem Teleskop oder Sucher hin: Beide hängen von dieser Entfernung und Streuung ab, um richtig zu funktionieren.

Aber diese Lücke und andere Lücken im Linsendesign nehmen viel Platz ein, und sein Team hat eine sogenannte „Raumplatte“ entwickelt, die in der Lage ist, die gleiche Ausbreitung und den gleichen Lichtdruck im „Peer“ der Linse aufzunehmen und Dadurch können ganze Bildgebungssysteme dramatisch kleiner werden.

„Wir haben untersucht, was passieren würde, wenn Sie das Licht basierend auf dem Winkel anstatt der Position des Lichtstrahls manipulieren würden“, sagte Dr. Lundin. Physik. „Linsenarbeit durch die Position des Strahls. Winkel ist ein ganz neues Feld, und niemand hat gezeigt, dass man damit etwas besonders Nützliches machen kann. Wir haben eine nützliche Anwendung identifiziert, die der Druckraum ist. Und dann haben wir gezeigt, dass wir tatsächlich Demo-Panels entwerfen und anzeigen können, die genau das tun.“

Dr. Reshef sagt, dass diese Entwicklung es Linsenherstellern theoretisch ermöglichen wird, alle Arten von großen Geräten zu verkleinern, die zuvor für unmöglich gehalten wurden.

„Um es zu entwerfen, müssen wir neue Regeln aufstellen, die nicht denen des Linsendesigns entsprechen. Niemand kennt sie, es ist wie im Wilden Westen“, sagt er. „Es ist überraschend, dass es optische Elemente wie Linsen schon seit tausend Jahren gibt und ihre Designregeln seit mehr als 400 Jahren gut verstanden sind, aber wir entdecken immer noch solche neuen grundlegenden optischen Elemente für die Bildgebung.“

Space Plate kann in Verbindung mit Metallen die Größe der Optik drastisch reduzieren, bis die Linse beispielsweise in Grafiken bündig mit dem Kamerasensor erscheint.

Die Forscher sagen, dass sie derzeit an der Entwicklung der nächsten Technologiegeneration arbeiten, um den Stressfaktor zu erhöhen und die Gesamtleistung zu verbessern.

„Wir haben bereits einige Konstruktionen, um den Kompressionsfaktor von fünf auf mehr als das 100-fache zu erhöhen und die Gesamtübertragung zu erhöhen. Um das weiterhin zu tun, müssen wir ein völlig neues Konstruktionsmodell entwickeln“, sagt Dr. Lundin.

Während Metalensis völlig bedroht ist Beseitigen Sie den Kamerastoß in modernen SmartphonesSpace Plate in Kombination mit Metalens-Technologie hat die Fähigkeit, moderne Linsen zu eliminieren Vollständig. Vielleicht eine revolutionäre Entwicklung auf dem Gebiet der optischen Wissenschaft, den vollständigen Forschungsbericht können Sie lesen Hier.