最新のズームレンズは素晴らしい働きをしますが、20つを開けると、XNUMX以上の磨かれたガラス要素がズームまたはフォーカスを操作すると、さまざまな速度でさまざまな方向に移動するように設定された、本当に恐ろしい程度のマイクロメカニカルな複雑さに迎えられます。リング。 雨、ほこり、さまざまな温度にさらされ、家具にぶつかりながら、これらのものが何年にもわたって頻繁に使用されているという事実は、それらを開発した天才の輝かしい証拠です。
しかし、MITのMaterials Researchチームによる新しい開発では、まったく移動する必要のない透明な位相シフト材料を使用して、光をすばやく正確に集束できると主張しています。 代わりに、この「極薄の調整可能なメタレンズ」は、熱に応じてその原子構造を再配置します。
問題の素材は、再書き込み可能なCDやDVDで使用されているゲルマニウム/アンチモン/テルル素材に新たな工夫を加えたものです。 これらのアプリケーションでは、レーザー熱を使用して、材料を透明状態と不透明状態の間で切り替えました。 しかし、MITチームは混合物にセレンを追加し、熱が追加されると、その原子構造が「アモルファスでランダムな原子のもつれからより秩序だった結晶構造にシフト」し、透明度を変えずに屈折力を変えることを発見しました。
マサチューセッツ工科大学（MIT）
メタレンズの表面には、正確にパターン化された小さな構造がエッチングされており、特定の方法で光を屈折または反射するように設計できます。 材料が加熱されると、その光学特性が変化します。 チームがプロトタイプを作成した構成では、室温の近くの点に赤外線を集束させ、熱が加えられると焦点を遠ざけます。
チームは、メタレンズをステージに置き、赤外線帯域に調整されたレーザービームで照らすことにより、メタレンズをテストしました。 研究者たちは、その前に異なる距離でXNUMXつの透明な解像度チャートを配置し、室温で近い方の鮮明な画像と、加熱した後でも同じように遠い方の鮮明な画像を解像できることを発見しました。熱源が取り外されました。
MITの材料研究所の研究科学者であるTianGuは、次のように述べています。
チームは、統合されたマイクロヒーターで製造できると考えています。これにより、「短いミリ秒のパルスで材料をすばやく加熱」し、温度を正確に調整して、最小焦点距離と最大焦点距離の間の中間状態の範囲全体で継続的な焦点調整を可能にします。どれだけ早くクールダウンしてフォーカスを最小距離にリセットできるか。
マサチューセッツ工科大学（MIT）
「一般に、光学デバイスを製造する場合、製造後にその特性を調整することは非常に困難です」とチームメンバーのミハイル・シャラギノフ氏は述べています。 「だからこそ、この種のプラットフォームを持つことは、光学エンジニアにとっての聖杯のようなものであり、[金属]が効率的かつ広範囲にわたって焦点を切り替えることができます。」
チームによると、この赤外線プロトタイプは、ミニチュアヒートスコープ、超小型サーマルカメラ、薄型暗視ゴーグルに役立つ可能性があります。 さらなる開発により、とりわけ可動部品のないスマートフォン向けの超小型ズームレンズが可能になる可能性があるとのことです。
非常に優れたアイデアであり、実行可能であることが証明されれば、現代の機械光学の目まぐるしい複雑さを軽減する大きなチャンスです。
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情報源： マサチューセッツ工科大学（MIT）
