دانشمندان از فناوری جدیدی مبتنی بر فراماده اپتیکی هیبرید رونمایی کردهاند که میتواند مانند دوربینهای متداول ععکس های موبایلی با کیفیت بگیرد.
به گزارش تکناک، اکثر دوربینهای مدرن، بهویژه دوربینهایی که برای استفاده حرفهای در نظر گرفته شدهاند، از چندین لنز قابل تعویض استفاده میکنند که به عکاس کمک میکند بهترین تصویر را برای هر سناریویی خاص به دست آورد، البته به قیمت فشردهبودن و قابل حمل بودن.
دانشمندان بر روی اپتیک مسطح ساخته شده از فراساختارها برای دستیابی به تصویر با کیفیت بالا در حالی که قابلیت حمل را به خطر نمی اندازند، تحقیق کرده اند.
مواد فراماده اپتیکی مواد جدیدی هستند که با الگوهای تکرار شونده در ساختارهای خود طراحی شده اند تا با طراحی این الگوها کوچکتر از مواد مشخص دستکاری شده، ساختارهای دیگر را دستکاری کنند. شنل نامرئی یکی از کاربردهای محبوب آن است.
یافته های این تیم که در مجله علمی معتبر Science Advances منتشر شده است، ترکیب اپتیک ساخته شده از فرامواد و نرم افزار را بررسی می کند.
بازگرداندن لذت های تئوری به دنیای واقعی
در حالی که این فراماده اپتیکی از نظر تئوری سطح بالایی دارند، محققان در مدلسازی برهمکنشهای پیچیده بین نور و تمام اجزای نوری با مشکل مواجه میشوند که اغلب منجر به طرحی میشود که کیفیت تصویر متوسطی را با استانداردهای معمولی ارائه میدهد.
این تیم با استفاده از استراتژی سختافزار در حلقه با آزمایش لنزها و حسگرهای واقعی به جای یک مدل نرمافزاری، این مشکل را برطرف کرد و آن را به کاهش تقاضای پردازش و حافظه نسبت داد.
در این آزمایشها، محققان از ترکیبی از تکنیکهای فراماده اپتیکی هیبریدی و تصویربرداری محاسباتی برای گرفتن عکس از اجسام واقع در فواصل 0.5 تا 1.8 متر استفاده کردند.
فراماده اپتیکی هیبریدی به کار رفته در مجموعه آنها شامل یک لنز انکساری استاندارد با ضخامت 4.5 میلی متر بود که با یک لایه نازک متااپتیک کوارتز به ضخامت 500 میکرومتر پوشیده شده بود. علاوه بر این، سطح لایه نازک با ستون های نیترید سیلیکونی مربعی که در ارتفاع 700 نانومتری قرار داشتند آراسته شده بود.
تیم تحقیقاتی دریافتند که عکس های این دستگاههای تک لنز با عکس های دوربین بدون آینه سونیAlpha 1 III که پرچمدار این غول ژاپنی را به همراه لنز 85 میلیمتری f/1.8 سونی ارائه میکند قابل مقایسه است. این شرایط در حالی است که دستگاه جدید کمتر از 1 درصد حجم دوربین سونی است.
تحقیقات و کاربردهای آینده
ولادیمیر کاتکوونیک، محقق ارشد دانشگاه تامپر فنلاند و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: این روش سختافزار در حلقه میتواند اپتیکهای بهتری را در مقایسه با نمونه های مدرنتولید کند.
ساموئل پینیلا، نویسنده ارشد این مطالعه، در شورای تأسیسات علم و فناوری در هارول، انگلستان، گفت: من معتقدم تاثیرگذارترین برنامه در حال حاضر، طراحی نسل جدیدی از دوربینهای سفارشیسازی شده برای گوشیهای هوشمند در کاربردهای زیست پزشکی است.
این تیم پیشنهاد میکند که توسعه متااپتیکهای عریضتر از عرض ۵ میلیمتری کنونی باعث جمع آوری بیشتر نور و کیفیت بالاتر تصویر می شود.
