ในอนาคตอันใกล้ สมาร์ทโฟนและโดรนจะมีกล้องที่บางเท่าเส้นผม

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาการออกแบบเลนส์โลหะหลายชั้นแบบใหม่ ซึ่งคาดว่าจะสร้างเลนส์พกพารุ่นใหม่ที่มีราคาไม่แพง น้ำหนักเบา และทรงประสิทธิภาพ สำหรับโทรศัพท์ โดรน และดาวเทียม

นักวิจัยได้พัฒนาเลนส์โลหะหลายชั้นที่สามารถโฟกัสสีต่างๆ ได้พร้อมกัน ซึ่งเป็นการทำลายข้อจำกัดพื้นฐานของเลนส์ชั้นเดียว - ภาพ: Optics Express

แทนที่จะใช้เมตาแมทเทอเรียลเพียงชั้นเดียว ทีมวิจัยได้ซ้อนเมตาแมทเทอเรียลหลายชั้นเข้าด้วยกัน ซึ่งช่วยเอาชนะข้อจำกัดพื้นฐานของเลนส์โลหะในการโฟกัสแสงหลายความยาวคลื่นพร้อมกันได้

วิธีการที่ใช้หลักการอัลกอริธึมนี้ได้สร้างโครงสร้างนาโนที่ซับซ้อนในรูปทรงใบโคลเวอร์สี่แฉก ใบพัด หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ซึ่งให้ประสิทธิภาพ ความสามารถในการขยายขนาด และความเป็นอิสระจากการโพลาไรซ์ของแสงที่สูงขึ้น

โจชัว จอร์แดน ผู้เขียนหลักจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียและศูนย์ความเป็นเลิศด้านเมตาทรานส์ฟอร์เมทีฟออปติกส์ (TMOS) ของ ARC กล่าวว่า "การออกแบบนี้มีคุณสมบัติหลายประการที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ใช้งานจริง มันง่ายต่อการผลิตเนื่องจากอัตราส่วนทางเรขาคณิตต่ำ แต่ละชั้นสามารถผลิตแยกกันแล้วนำมาประกอบได้ ไม่ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชัน และมีศักยภาพในการขยายขนาดโดยใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่"

เลนส์โลหะมีความบางเพียงเศษเสี้ยวของเส้นผมมนุษย์ บางกว่าเลนส์แบบดั้งเดิมหลายเท่า ทำให้สามารถสร้างระยะโฟกัสที่เลนส์ทั่วไปทำไม่ได้

ในขั้นต้น ทีมวิจัยพยายามที่จะรวมคลื่นแสงหลายความยาวคลื่นโดยใช้ชั้นเดียว แต่ก็พบข้อจำกัดทางกายภาพ จึงเปลี่ยนมาใช้โครงสร้างหลายชั้น และใช้ขั้นตอนวิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบผกผันเพื่อค้นหารูปทรงพื้นผิวที่เหมาะสม โดยอาศัยการสั่นพ้องทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคู่ (การสั่นพ้องของฮอยเกนส์) ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำและอำนวยความสะดวกในการผลิตจำนวนมาก

โครงสร้างนาโนเหล่านี้มีความสูงประมาณ 300 นาโนเมตรและกว้าง 1,000 นาโนเมตร ซึ่งเพียงพอที่จะสร้างแผนที่เฟสเชิงแสง ทำให้สามารถโฟกัสแสงเป็นรูปแบบต่างๆ ได้ตามต้องการ "เรายังสามารถโฟกัสคลื่นแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันไปยังตำแหน่งต่างๆ เพื่อสร้างตัวกำหนดเส้นทางสีได้" จอร์แดนกล่าว

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันวิธีการแบบหลายชั้นนั้นสามารถใช้ได้กับความยาวคลื่นสูงสุดเพียงประมาณ 5 ความยาวคลื่นเท่านั้น เนื่องจากต้องแน่ใจว่าโครงสร้างมีขนาดใหญ่พอสำหรับความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดโดยไม่ทำให้เกิดการเลี้ยวเบนที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่า

ภายใต้ขอบเขตดังกล่าว ทีมวิจัยเชื่อว่าเลนส์โลหะจะมอบประโยชน์อย่างมากแก่ระบบถ่ายภาพเคลื่อนที่ จอร์แดนเน้นย้ำว่า "การออกแบบของเราเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโดรนหรือดาวเทียมสำรวจโลก เนื่องจากเราพยายามทำให้มันมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้"

ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Optics Express

กลับสู่หัวข้อเดิม

วีเอ็นเอ

ที่มา: https://tuoitre.vn/dien-thoai-drone-sap-co-camera-mong-nhu-soi-toc-2025092508534341.htm