ساخت دوربینی بدون فوکوس با لنز تخت

مجله علمی ایلیاد - تیمی از محققین دانشگاه یوتا با همکاری محققین شرکت اوبلیت اپتیکس، دوربینی ساخته‌اند که نیاز به فوکوس ندارد. دکتر «راجش منون» از دانشگاه یوتا، می‌گوید: «لنزهای تخت ما می‌توانند وزن، پیچیدگی و هزینه‌ی دوربین‌ها و دیگر سیستم‌های تصویربرداری را کاهش دهند. این لنزها در عین حال کارایی این تجهیزات را نیز افزایش می‌دهند. این لنزهای تخت می‌توانند منجر به ساخت گوشی‌های هوشمند نازک‌تر شوند و به کمک آن‌ها می‌توان دوربین‌های بهتر و کوچک‌تری برای تصویربرداری زیستی مانند اندوسکوپی و دوربین‌های تصویربرداری درون ماشین ساخت.»

لنزهای تخت این تیم تحقیقاتی به نحوی است که می‌تواند فوکوس را بر روی اجسامی که در ۶ متری یکدیگر قرار دارند حفظ کند. آن‌ها به جای استفاده از شیشه‌های ضخیم و پلاستیک‌ها برای به‌دست آوردن خصوصیات نوری مهم و کنترل نحوه‌ی حرکت نور، از الگوهای نانوساختاری بر روی سطوح تخت استفاده کرده‌اند.

دکتر منون می‌گوید: «این لنزهای جدید می‌توانند کاربردهای جالبی داشته باشند. به عنوان مثال می‌توان از آن‌ها در ماشین‌های خودران استفاده کرد. این رویکرد طراحی مورد استفاده توسط ما را می‌توان به نحوی گسترش داد که از آن برای ساختن قطعات دوربین‌ها با مشخصات خاص استفاده کرد.»

دوربین‌های معمولی که در گوشی‌های هوشمند و میکروسکوپ‌ها استفاده می‌شوند، به فوکوس نیاز دارند تا از این طریق بتوانند جزئیات دقیقی از جسم مورد نظر ارائه کنند. اگر اجسام مختلفی در فواصل مختلف از دوربین وجود داشته باشند، باید روی هر جسم به صورت مجزا فوکوس کنند. لنزهای جدید نیاز به فوکوس بر روی هر جسم را از بین می‌برند و همه‌ی اجسام را به‌صورت همزمان به صورت فوکوس شده در دسترس دارند.

دکتر منون می‌گوید: «دوربین‌های معمولی از لنزهای مختلف برای رنگ‌های مختلف نوری استفاده می‌کنند، ولی طراحی ما عمومیت بیشتری دارد و با استفاده از یک لنز تخت، می‌توان رنگ‌های مختلفی از نور را در دسترس داشت و به این ترتیب، دوربین‌ها را می‌توان ساده‌تر کرد.»

برای فوکوس نور، لنزهای معمولی موج‌های نوری موازی را به موج‌های کروی تبدیل می‌کنند که بتوانند در یک نقطه به یکدیگر برسند. دکتر منون و همکارانش دریافته‌اند که شکل‌های دیگر موج نیز می‌توانند همین اثر را داشته باشند و به همین دلیل امکان طراحی لنزهای مختلف را افزایش داده‌اند. آن‌ها پس از انتخاب طراحی خود برای لنزهای مورد نظر، از روش‌های ساختن نانو برای ساخت لنزها استفاده کرده‌اند.

آزمایش‌های انجام شده نشان داده است که لنزهای جدید قابلیت‌های بالایی در زمینه‌ی فوکوس دارند. محققین برنامه دارند که از این لنزها در طیف‌های مختلف نوری استفاده کنند تا مطمئن شوند که می‌توان آن‌را به تولید انبوه رساند.

نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Optica منتشر شده است.