شعار زيفيرنت

ينشئ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عدسة كاميرا يمكنها تغيير التركيز دون تحريك الأجزاء

التاريخ:

تعمل عدسات الزووم الحديثة بشكل رائع ، ولكن تفتح واحدة وستستقبلك بدرجة مرعبة حقًا من التعقيد الميكانيكي الدقيق ، مع 20 عنصرًا زجاجيًا مصقولًا أو أكثر معدة للتحرك في اتجاهات مختلفة بمعدلات متفاوتة عند العمل على الزوم أو التركيز خواتم. حقيقة أن هذه الأشياء تستمر لسنوات وسنوات من الاستخدام الكثيف أثناء تعرضها للضرب بالأثاث ، وتعرضها للمطر والغبار ودرجات حرارة متفاوتة ، هي شهادة متوهجة على العباقرة الذين طوروها.

لكن تطورًا جديدًا من فريق أبحاث المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يدعي أنه قادر على تركيز الضوء بسرعة وبدقة باستخدام مادة شفافة لتغيير الطور لا تحتاج إلى التحرك على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، تعيد هذه "العدسة الوصفية الضبطية الرقيقة للغاية" ترتيب هيكلها الذري استجابةً للحرارة.

المادة المعنية هي لمسة جديدة على مادة الجرمانيوم / الأنتيمون / التيلوريوم المستخدمة في الأقراص المضغوطة وأقراص DVD القابلة لإعادة الكتابة. في تلك التطبيقات ، تم استخدام حرارة الليزر لتبديل المادة بين الحالات الشفافة وغير الشفافة. لكن فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أضاف السيلينيوم إلى المزيج ، ووجدوا أنه عند إضافة الحرارة ، فإن بنيتها الذرية "تحولت من تشابك غير متبلور وعشوائي من الذرات إلى بنية بلورية أكثر ترتيبًا" ، مما يغير قدرته على الانكسار دون تغيير شفافيته.

صورة مكبرة للمعدن توضح معالمها المجهرية
صورة مكبرة للمعدن توضح معالمها المجهرية

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

تحتوي العدسة الفوقية على هياكل صغيرة منقوشة بدقة على سطحها ، والتي يمكن تصميمها لكسر الضوء أو عكسه بطرق معينة. عندما يتم تسخين المادة ، تتغير خصائصها البصرية. في التكوين الذي وضع الفريق نموذجًا له ، يركز ضوء الأشعة تحت الحمراء على نقطة قريبة في درجة حرارة الغرفة ، ثم ينقل نقطة التركيز بعيدًا مع تطبيق الحرارة.

اختبر الفريق العدسة الفوقية بوضعها على خشبة المسرح وإنارتها بشعاع ليزر مضبوط على نطاق الأشعة تحت الحمراء. وضع الباحثون مخططين شفافين للدقة أمامه على مسافات مختلفة ، ووجدوا أنه كان قادرًا على حل صورة حادة للأقرب في درجة حرارة الغرفة ، وصورة حادة بنفس الدرجة للمخطط الأبعد عند تسخينه ، حتى بعد تمت إزالة مصدر الحرارة.

قال تيان جو ، عالم أبحاث في مختبر أبحاث المواد بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "تُظهر نتيجتنا أن عدساتنا شديدة الرقة والقابلة للضبط ، بدون أجزاء متحركة ، يمكنها تحقيق تصوير خالٍ من الانحراف للأجسام المتداخلة الموضوعة على أعماق مختلفة ، بما ينافس الأنظمة البصرية التقليدية الضخمة".

يعتقد الفريق أنه يمكن تصنيعها باستخدام سخانات دقيقة متكاملة ، والتي يمكنها "تسخين المادة بسرعة بنبضات ميلي ثانية قصيرة" ، وضبط درجة الحرارة بدقة لتمكين الضبط البؤري المستمر عبر مجموعة من الحالات الوسيطة بين الحد الأدنى والحد الأقصى للمسافات البؤرية - على الرغم من أنه غير واضح مدى سرعة قدرته على التهدئة وإعادة ضبط التركيز إلى أدنى مسافة.

منظر بالمجهر الضوئي لمعدن MIT
منظر بالمجهر الضوئي لمعدن MIT

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

قال عضو الفريق ميخائيل شالاجينوف: "بشكل عام عندما يصنع المرء جهازًا بصريًا ، يكون من الصعب جدًا ضبط خصائصه بعد التصنيع". "هذا هو السبب في أن امتلاك هذا النوع من المنصات يشبه الكأس المقدسة لمهندسي البصريات ، التي تسمح لـ [المعادن] بتبديل التركيز بكفاءة وعلى نطاق واسع."

يقول الفريق إن هذا النموذج الأولي الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء يمكن أن يكون مفيدًا في نطاقات الحرارة المصغرة والكاميرات الحرارية فائقة الصغر ونظارات الرؤية الليلية المنخفضة. وتقول إن التطورات الإضافية يمكن أن تتيح عدسات تكبير فائقة الصغر للهواتف الذكية التي لا تحتوي على أجزاء متحركة ، من بين أشياء أخرى.

فكرة رائعة للغاية ، وفرصة كبيرة لتقليل التعقيد المذهل للبصريات الميكانيكية الحديثة إذا ثبت أنها قابلة للتطبيق.

الورقة حول البحث مجانية للقراءة فيها طبيعة الاتصالات.

المصدر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

المصدر: https://newatlas.com/photography/mit-metalens/

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة