Простые фокусы
  • 🏠 Главная
  • 📰 Статьи по фотографии
    • ☢ Тестодром
    • ✂️ Краткие ответы
  • 🎥 Видео
  • 🎙 Подкаст
  • 🎒 Фотошкола
  • 📣 Контакты
  • 📟 Подписка
  • Home
  • Плоские оптические элементы уведут хроматические аберрации в прошлое

Плоские оптические элементы уведут хроматические аберрации в прошлое

Сергей Самсонов - Без рубрики
23.02.201523.02.2015 2 комментария

Три года назад Инженерно-технический институт прикладных наук Гарвардского университета (SEAS) сделал прототип плоской линзы, которая была создана на стеклянной подложке с установленными в нее наноантеннами, фокусирующими световой поток в требуемой точке — данное решение стало возможным только благодаря нанотехнологиям, роботам, которые собирают данные элементы на молекулярном уровне (мы об этом писали почти три года назад). Однако, в то время прототип был далек от совершенства и работал только с металлическими наноантеннами, позволяющими фокусировать световые волны только одной частоты, следствием чего были сильные хроматические аберрации. Созданный буквально недавно новый прототип позволит избежать этого в будущем, так как одинаково фокусирует почти весь фотонный поток.

flat-lens-engineers

Фото: SEAS

Прежде всего, нужно сказать, что существующие сегодня оптические технологии все возникли даже не в 20 веке, которому, они, правда, обязаны своим расцветом — основаны они на создании линз с различающимся изгибом передней и задней поверхности, за счет чего могут различным образом фокусировать лучи света, проходящие через них. Однако, учитывая структуру светового луча, не нужно забывать, что разные лучи преломляются тоже по-разному, иначе мы бы не знали таких явлений, как радуга или эффект дифракционной решетки. Прямым следствием этого является хроматическая аберрация, часть которой связана не столько с плохим стеклом, сколько с появлением цифровых технологий — для матриц цифровых фотоаппаратов важно, под каким углом на нее падают разные лучи света, отчего даже одни из лучших моделей объективов на открытых диафрагмах показывают существенные хроматические искажения. В особенности, это заметно на контрастных объектах (например, ветки деревьев на фоне неба) — фиолетово-зеленые и желто-синие ореолы способны не только испортить ощущения от картинки технически сдвинутого фотографа, но и просто украсть часть резкости у фотографа-профессионала.

Для решения этих проблем оптики уже разработали ряд решений и материалов, ранее применявшихся в космической сфере или более дорогостоящих решениях. Естественно, применение некоторых материалов дает безусловный выигрыш по картинке, но экономически нецелесообразен, в силу того, что решение получается громоздким и, главное, очень дорогим. Другими словами, разумные фотографы свои деньги в них вкладывать не станут.

Собственно, хроматические аберрации были характерны и для первого прототипа инженеров из Гарварда. Как оказалось, в первом экземпляре нано-антенны были металлическими и отражали только часть спектра, игнорируя основной поток. Однако, три года тоже прошли не зря, и во втором прототипе этих недостатков удалось избежать.

achromatic-metasurface

Фото: SEAS (перевод: Простые фокусы)

Решение пришло к ученым под руководством группы профессора Федерико Капассо и профессора Роберта Уоллеса после того, как вместо металлических антенн они решили использовать диэлектрический материал (кремний, в данном случае). Теперь оптический элемент способен фокусировать все три основных цвета, зеленый, красный и желтый (на изображении выше — гамма-1, 2 и 3) и практически приближается к оптическим идеалам, к которым стремятся ученые — проблема ранее заключалась в эффекте той самой дифракционной решетки, модель которой формировала «линза» предыдущего поколения. Сама конструкция оптического элемента, названного, на этот раз, «ахроматической метаповерхностью», на первый взгляд, изменилась несущественно, за исключением кремниевых антенн — она имеет ту же толщину в 60 нм, а потому способна составить конкуренцию любому громоздкому решению из десятка элементов из стекла с дисперсией, стремящейся к нулю. Более того, по сравнению со стеклянными оптическими элементами, имеющими куда большую толщину, данный элемент преломляет свет при попадании луча на его поверхность, а не по мере его прохождения через оптический элемент. Однако интереснее другое: угол преломления рассчитывается при разработке оптического элемента только в общих чертах, но при сборе оптической схемы, по мере надобности, может корректироваться для исправления проблем с фокусировкой лучей. По сути, это является программированием оптической схемы — на производстве достаточно компьютера и не слишком крупного специального оборудования, изменяющего «геометрию» оптического элемента за минуты.

В настоящее время группа ученых занимается получением патента на данную технологию, после чего можно будет говорить о появлении коммерческих продуктов на ее основе. Реальные сроки выхода оптических решений на основе этой технологии, скорее всего, не менее пяти-семи лет с момента получения патента.

Основное предназначение таких решений ученые видят в создании более компактных стекол не только для больших фотоаппаратов, но и для компактных решений, вроде камер в сотовых телефонах. В настоящее время технология уже готова к выходу на рынок — более того, нанотехнологии используются основными производителями фототехники уже сегодня: так, компания Canon имеет в своем арсенале оптические элементы с оптимизированной дифракцией, DO, позволяющие как поднять резкость результирующего изображения, так и уменьшить вес объектива и используются, в основном, в дорогих телеобъективах; в то время как компания Nikon использует только покрытие, наносящееся с применением нанотехнологий, в своих топовых объективах, для снижения переотражений внутри оптической схемы и повышения резкости картинки.

📣 Читай то же самое в 🎙Дзене и 📲Телеграм

Навигация по записям

Один комплект, чтоб править всеми
Профотик проводит фотомарафон

Еще по теме

2 комментов к “Плоские оптические элементы уведут хроматические аберрации в прошлое”

  1. Олег:
    25.02.2015 в 08:57

    Интересно когда такая оптика появится на рыке, и как будет отличаться по цене? Если учитывать описание конструкции, то кремниевые оптические элементы могут найти применение во многих областях.

    Ответить
    1. UncleSam:
      25.02.2015 в 16:45

      Кремниевые только антенны, которые, по всей видимости, и из других диэлектрических материалов могут изготовляться. Как написано, не ранее чем через 5-7 лет после появления патента.

      Ответить

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подпишись:

Все фото.видео.новости в Яндекс.Дзен  Все фото.видео.новости в Telegram  фото.видео.новости в Twitter  Сергей Самсонов в YouTube  Сергей Самсонов в Instagram
Фотосекта. Твоя фотошкола

Теги

adobe обзор объектив кризис Panasonic смартфон тест canon instagram фотография обучение video фотоаппарат diy конкурс android подкаст новости leica lightroom трансляция аналитика Sony Вчерашнее фото фото россия телефон анонс фотограф секрет led бизнес Sigma nikon камера вспышка выставка свет фотокамера видеосендер hollyland YouTube урок съемка фотоиндустрия

Из последнего

  • Как победить синдром самозванца
  • CPS 2021: новинки и события первой выставки
  • Почему крупные компании переключаются с предметки на компьютерные рендеры
  • 5 принципов хороших портретов
  • Sony a1 за 555 555 рублей

Темы

Ок, Google

Из старого

Copyright 2006-2021 Серж Самсонов | Дизайн: LilyTurf