Технология металинз достигает нового этапа развития

Развитие технологии металинз, открывающей путь к созданию сверхмалых устройств формирования изображений, не стоит на месте. На этот раз исследователи из Нанкинского университета в Китае разработали новую компактную металинзу, которая обеспечивает широкий угол поля зрения, позволяя при этом создавать фотографии высокого качества.

структура поверхности металинзы

В то время как традиционному объективу требуется несколько изогнутых оптических элементов различной толщины, чтобы сфокусировать весь спектр видимого света, металинза делает то же самое, используя расположенные в особом порядке наноструктуры. Этот подход позволяет металинзам оставаться плоскими и достигать сверхкомпактных размеров, в несколько сотен тысяч раз меньше, чем классические объективы.

Не смотря на свои приемущества, на на чальном этапе металинзы имели ряд проблем: они страдали от значительных искажений изображения, небольших полей зрения и ограниченной способности улавливать полный спектр видимого света. С развитием технологии большую часть этих недостатков удалось устранить. Трудности возникли, когда дело коснулось создания высококачественной металинзы с широким углом поля зрения. Но теперь, благодаря китайским исследователям, удалось справится и с этой проблемой.

металинза по сравнению с обычным объективом

Они использовали массив металинз, в котором отдельная металинза была тщательно настроена на фокусировку части угла всей широкоугольной сцены. Это позволяло получать небольшие, но качественные изображения, которые затем объединялись в единое целое. Как отмечает Тао Ли, ведущий исследователь проекта, благодаря гибкой конструкции метаповерхностей производительность фокусировки и качество визуализации каждой из металинз может быть оптимизирована независимо.

«Это позволяет получить высококачественное окончательное широкоугольное изображение после процесса сшивания. Более того, массив можно изготовить, используя всего один слой материала, что помогает снизить стоимость», — объясняет он.

Чтобы продемонстрировать новый подход, исследователи установили массив металинз непосредственно на датчик CMOS. В результате получилась плоская камера размером примерно 1×1×0.3 см. Затем они использовали эту камеру для захвата широкоугольного изображения, которое было создано с помощью двух проекторов освещавших изогнутый экран.  Экран был расположен на расстояниии 15-ти сантиметров от камеры и на него проицировалась надпись «Нанкинский университет».

a) принцип работы массива металинз, b) и с) внешний вид и структура камеры на основе массива металинз 

экспериментальные результыта визуализации с помощью массива металинз

По сравнению с камерой на основе одной металинзы, камера на основе массива металинз создавала изображение с углом поля зрения более 120 градусов (на полнокадровой камере это эквивалентно примерно объективу 10 мм), на котором чётко отображалась каждая буква. Данный угол поля зрения при этом в три раза шире, чем у обычной современной металинзы.

Тао Ли и команда говорят, что эта демонстрация доказывает, что метод работает, поэтому они планируют увеличить диаметр металинз в массиве с 0.3 миллиметра до одного-пяти миллиметров для ещё большего повышения качества изображения. Они считают, что после этой и связанной с ней оптимизации это решение может быстро перейти на стадию массового производства и использоваться в ряде устройств, включая смартфоны.

Источник: PetaPixel