Mokslininkai perrašė optikos taisykles: naujas lęšis mažesnis už smeigtuką, bet galingesnis už visus

Šios naujovės esmė ta, kad vietoje tradicinio stiklo naudojamos ypatingos nanostruktūros, gebančios valdyti šviesą visiškai naujais būdais. Tai leidžia vienu metu fokusuoti kelias skirtingas spalvas, o tokia galimybė ilgą laiką buvo laikoma vienu iš didžiausių iššūkių optikoje.

Toks sprendimas gali atverti kelią į visiškai naują miniatiūrinės optikos erą. Tai reiškia, kad ateityje telefonų kameros gali tapti ne tik mažesnės ir lengvesnės, bet ir kur kas galingesnės, nei esame įpratę šiandien.

Kaip veikia nanostruktūros?

Skirtingai nuo mums pažįstamų stiklinių lęšių, šie nauji lęšiai nesiremia paviršiaus išlenkimu. Vietoje to jos naudoja nanometrų dydžio struktūras, kurios pačios nukreipia ir formuoja šviesą. Kiekviena tokia struktūra yra tūkstantį kartų mažesnė už smeigtuko galvutę, tačiau kartu jos sukuria itin tikslų šviesos fokusavimą.

Dėl daugiapakopės sandaros nanostruktūros geba sujungti kelių spalvų šviesą į vieną ryškų vaizdą. Tokiu būdu išspręsta problema, kad viena plona lęšio plokštelė negali aprėpti viso šviesos spektro. Tik kelių sluoksnių derinys leido pasiekti stabilių rezultatų.

Kita svarbi savybė yra jų atsparumas gamybos netikslumams ir nepriklausomybė nuo šviesos poliarizacijos. Tai reiškia, kad naujieji lęšiai veiks patikimai įvairiomis sąlygomis ir bus lengviau pritaikomos masinei gamybai.

Ką tai reiškia vartotojams?

Vienas iš didžiausių šios technologijos privalumų yra itin mažas dydis ir svoris. Tai ypatingai svarbu išmaniesiems telefonams, kur kiekvienas milimetras turi reikšmę. Vietoje sudėtingų kelių stiklinių lęšių sistemų galima būtų naudoti vos vieną ploną plokštelę. Rezultatas, tai mažesnis kameros modulis, geresnė vaizdo kokybė ir platesnės galimybės fotografijoje.

Ši technologija taip pat itin aktuali dronams ir palydovams. Kuo lengvesni prietaisai, tuo pigiau juos pakelti į orą ar kosmosą. Todėl nanostruktūros gali padėti sumažinti išlaidas ir kartu pagerinti vaizdų kokybę iš kosmoso ar oro.

Be to, naujieji lęšiai suderinami su dabartiniais puslaidininkių gamybos procesais. Tai reiškia, kad jų gamyba gali būti ne tik masinė, bet ir palyginti pigi, tad nereikės laukti dešimtmečių, kol ši technologija pasieks vartotojus.

Ateities perspektyvos

Nors šiandien nanostruktūtos efektyviausiai dirba su maždaug penkiomis šviesos bangomis, toks pasiekimas jau dabar yra milžiniškas žingsnis į priekį. Mokslininkai siekia dar labiau praplėsti spalvų spektrą ir pritaikyti šią technologiją plačiau.

Ateityje galime sulaukti išmaniųjų telefonų kamerų, kurios bus ne tik itin plonos, bet ir sugebės užfiksuoti vaizdą su neįtikėtinu tikslumu bei ryškumu. Tai atvertų kelią dar pažangesnei mobiliajai fotografijai, papildytai realybei ir naujoms galimybėms vaizdų atpažinimo srityje.

Galutinis tikslas yra kad šie naujieji lęšiai būtų ne laboratorinė naujovė, o įprasta kasdienio gyvenimo technologija. Jei taip atsitiks, mūsų telefonų kameros gali tapti tokios pažangios, kad dabartiniai modeliai atrodys tarsi iš praeities.