Πείτε αντίο στο χτύπημα της κάμερας: Οι ερευνητές της Οτάβα ελαχιστοποιούν την οπτική ανακάλυψη ενός αναλογικού φακού

εικόνα: Η αρχή της λειτουργίας του διαστήματος. a, η πλάκα διαστήματος μπορεί να συμπιέσει το μήκος της διαφοράς απλώματος στο πάχος του d. Για παράδειγμα, ένα συμβάν δέσμης σε πλάκα διαστήματος υπό γωνία θ … πλάτος Περισσότερο

Πίστωση: Urad Reshef και Jeff Lundin

Μπορείτε να φανταστείτε μια μέρα χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο τόσο λεπτό όσο ένα φύλλο χαρτιού, ή μια κάμερα υψηλής απόδοσης που είναι πολύ μικρότερη και ελαφρύτερη; Ή δεν έχετε πλέον αυτήν την κάμερα πίσω από το smartphone σας;

Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύτηκε στο Φύση ΣυνδέσειςΕρευνητές από το Πανεπιστήμιο της Οττάβας πρότειναν ένα νέο οπτικό στοιχείο που μπορεί να μετατρέψει αυτές τις ιδέες σε πραγματικότητα με μικροσκοπικές μικροσκοπικές οπτικές συσκευές, οι οποίες θα μπορούσαν να επηρεάσουν πολλές εφαρμογές στη ζωή μας.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό το έργο, μιλήσαμε με τον επικεφαλής συγγραφέα Dr. Orad Reshef, Postdoctoral Fellow στο Ομάδα Robert Boydκαι επικεφαλής της έρευνας Δρ. Jeff Lundin, Καναδός Πρόεδρος Έρευνας στην Quantum Photonics, Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οτάβα και Πρόεδρος του Τμήματος Εργαστήριο Lundin.

Μπορείτε να περιγράψετε το νέο οπτικό στοιχείο που ανέπτυξε η ομάδα σας, τον πίνακα διαστήματος;

Orad Reshef: «Το φως διασκορπίζεται φυσικά» κατά τη διάρκεια του ταξιδιού και κάθε οπτική συσκευή που γνωρίζουμε βασίζεται σε αυτήν τη διάχυση. Δεν θα ξέραμε πώς να σχεδιάζουμε τις κάμερες χωρίς αυτό. Για παράδειγμα, σε κάθε τηλεσκόπιο υπάρχει ένα μεγάλο κενό μεταξύ του προσοφθάλμιου φακού και του αντικειμενικού φακού για να δοθεί στο φως το φως για να απλωθεί.

“Μια διαστημική πλάκα προσομοιώνει την ίδια διάδοση που το φως θα βιώσει να ταξιδεύει σε μεγάλη απόσταση σε μια μικρή συσκευή. Στο φως, μια διαστημική πλάκα αισθάνεται σαν” περισσότερο χώρο “από ό, τι καταλαμβάνει. Κατά κάποιο τρόπο, μια διαστημική πλάκα είναι ένα ανάλογο ενός φακού , κάνοντας πράγματα που ένας φακός δεν μπορεί να συρρικνώσει ολόκληρα συστήματα απεικόνισης. “

“Παρουσιάσαμε την ιδέα μιας παλέτας στο χαρτί, δείχνοντάς την πειραματικά και δείχνοντας ότι είναι συμβατή με το ευρυζωνικό φως στο ορατό φάσμα που χρησιμοποιούμε για την όραση.”

Jeff Lundin: «Σκεφτήκαμε τι θα συνέβαινε αν χειριζόταν το φως με βάση τη γωνία και όχι τη θέση της φωτεινής δέσμης. Οι φακοί λειτουργούν με τη θέση της δέσμης. Η γωνία είναι ένα εντελώς νέο πεδίο και κανείς δεν έχει δείξει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κάνει κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο. Προσδιορίσαμε μια εφαρμογή χρήσιμη, η οποία είναι η συμπίεση του χώρου. Στη συνέχεια δείξαμε ότι θα μπορούσαμε πραγματικά να σχεδιάσουμε και να εμφανίσουμε πάνελ επίδειξης που κάνουν ακριβώς αυτό. “

Orad Reshef: “Αυτό είναι συναρπαστικό, επειδή αυτή η συσκευή θα μας επιτρέψει να συρρικνώσουμε όλα τα είδη πολύ μεγάλων συσκευών που θεωρούσαμε ότι ήταν αδύνατο να μειωθούν σε οπτικά. Για να το σχεδιάσουμε, πρέπει να βρούμε ένα νέο σύνολο κανόνων που δεν είναι συμβατοί με αυτό που χρησιμοποιείται στη σχεδίαση φακών. Κανείς δεν ξέρει τι είναι, είναι σαν την Άγρια Δύση. “

Πώς καταλήξατε σε αυτήν την ιδέα;

Jeff Lundin: «Ο Reshef είναι ειδικός στη νανοτεχνολογία για να χειριστεί τη δέσμη με βάση τη θέση του (όπως επίτοποι ή επίτοποι εν γένει). Συζητήσαμε άνετα τους περιορισμούς της χειραγώγησης του φωτός με αυτές τις μετα-επιφάνειες και είπα ότι θα ήταν ωραίο να εργαστούμε με φως αντί για τη γωνία του.

“Ο Δρ. Reshef ήταν αμέσως πεπεισμένος ότι θα μπορούσε να σχεδιάσει και να κατασκευάσει κάτι που θα μπορούσε να το κάνει αυτό, και αργότερα κατέληξα στο συμπέρασμα ότι ο ευκολότερος στόχος ήταν να αντικαταστήσει το χώρο που απαιτείται για τη διάχυση (δηλαδή, διάχυση).”

«Τους επόμενους μήνες, σε συζητήσεις με τον Dr. Boyd και τον Dr. Reshef, αργά συνειδητοποιήσαμε πόσο δροσερό και χρήσιμο θα μπορούσε να είναι μια τέτοια συσκευή. Ο Δρ Reshef και εγώ βρήκαμε πολύ διαφορετικά, βιώσιμα σχέδια, τα οποία έδειξαν ότι υπάρχουν πολλοί τρόποι για να δημιουργήσουμε μια τέτοια συσκευή. Μελετήσαμε τρεις στο ερευνητικό μας έγγραφο, αλλά υπάρχουν ακόμα πολλά. “

Πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτή η τεχνολογία; Ποιες είναι οι εφαρμογές της πλακέτας διαστήματος στην καθημερινή μας ζωή;

Orad Reshef: “Η πλάκα διαστήματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μικρογράφηση πολλών οπτικών συστημάτων, είτε πρόκειται για οθόνη είτε για αισθητήρα. Για παράδειγμα, μια προηγμένη διαστημική πλάκα μπορεί να επιτρέψει τηλεσκόπια ή λεπτές κάμερες · μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αφαίρεση της” κάμψης κάμερας ” το πίσω μέρος του smartphone σας “.

Jeff Lundin: «Οι άνθρωποι περνούν μεγάλες κάμερες με τεράστιους φακούς τηλεφακού. Εάν μπορούμε να βελτιώσουμε επαρκώς την απόδοση της διαστημικής πλάκας, οραματίζομαι τη δυνατότητα κατασκευής μικρότερων, ελαφρύτερων καμερών με πολύ καλύτερη απόδοση. Συγκεκριμένα, μια διαστημική πλάκα ενσωματωμένη με μέταλλο Οι φακοί θα επέτρεπαν να τοποθετήσετε ολόκληρη την πίσω επιφάνεια του iPhone Max, για παράδειγμα, σε μια επίπεδη και λεπτή κάμερα. Θα έχει έως και 14 φορές καλύτερη ανάλυση και απόδοση χαμηλού φωτισμού από αυτές τις μεγάλες, βαριές κάμερες.

“Λεπτές και μικρές κάμερες μπορεί να είναι χρήσιμες σε μια ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της υγειονομικής περίθαλψης όπου τα χάπια της κάμερας ή τα ενδοσκόπια μπορούν να κοιτάξουν μέσα στις αρτηρίες ή στο πεπτικό σύστημα.”

Ποια είναι τα επόμενα βήματα;

Orad Reshef: «Εργαζόμαστε σκληρά για να αναπτύξουμε την επόμενη γενιά αυτής της τεχνολογίας. Θέλουμε να προσπαθήσουμε να αυξήσουμε τον παράγοντα συμπίεσης και να βελτιώσουμε τη συνολική απόδοση. Έχουμε ήδη κάποια σχέδια για να αυξήσουμε τον συντελεστή συμπίεσης από 5 σε πάνω από 100 φορές και για να αυξήσουμε τη συνολική μετάδοση. Για να συνεχίσουμε να το κάνουμε αυτό, πρέπει να καινοτομήσουμε ένα εντελώς νέο πρότυπο σχεδίασης. “

Οποιεσδήποτε τελευταίες σκέψεις;

Urad Reshef: “Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι οπτικά στοιχεία όπως οι φακοί υπάρχουν εδώ και χίλια χρόνια και οι κανόνες σχεδίασής τους έχουν γίνει καλά κατανοητοί για περισσότερα από 400 χρόνια, ωστόσο εξακολουθούμε να ανακαλύπτουμε τέτοια νέα θεμελιώδη οπτικά στοιχεία για τη φωτογραφία.”

###

Αυτή η εργασία είναι μια συνεργασία μεταξύ δύο ερευνητικών ομάδων δύο καθηγητών φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Οτάβα, του Robert Boyd, του Καναδά ερευνητικού προέδρου στα μη γραμμικά κβαντικά οπτικά και του Jeff Lundin, του Καναδά ερευνητικού προέδρου στο Quantum Photonics. Και οι δύο ομάδες συνεργάζονται στενά ως μέρος Καναδός πρόεδρος της αριστείας στην ομάδα Quantum Photonics (CERC) Συντάχθηκε από τον Robert Boyd (συν-συγγραφέας), Νικητής βραβείων CERC στα μη γραμμικά κβαντικά οπτικά.

Αρθρο “Οπτικό για αντικατάσταση του χώρου και της εφαρμογής του σε εξαιρετικά λεπτά συστήματα απεικόνισηςΔημοσιεύτηκε στις Φύση Συνδέσεις.

Αποποίηση ευθυνών: AAAS και EurekAlert! Δεν είστε υπεύθυνοι για την ακρίβεια των ενημερωτικών δελτίων που αποστέλλονται στο EurekAlert! Μέσω των συμβαλλόμενων ιδρυμάτων ή για τη χρήση οποιωνδήποτε πληροφοριών μέσω του συστήματος EurekAlert.

READ  Ακούστε την περιπέτεια της NASA στο βραχώδες έδαφος του Άρη

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *