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La « plaque spatiale » révolutionnaire pourrait éliminer les objectifs de caméra traditionnels

by Nouvelles

Des chercheurs de l’Université d’Ottowa ont développé un concept qui réduirait considérablement la taille des lentilles et éliminerait efficacement la taille des optiques modernes si elle était combinée avec aux métaux. L’équipe ne s’est pas attaquée aux éléments de lentille eux-mêmes, mais à l’espace entre eux.

Les chercheurs expliquent que les derniers siècles de travail optique reposent sur le perfectionnement et la combinaison des lentilles pour mieux contrôler les performances optiques. Sur cette base, la nanotechnologie relativement nouvelle a permis le développement de métalenses qui ont la capacité de réduire considérablement l’optique.

Mais le besoin d’espace entre les éléments optiques n’est pas pris en compte dans le développement des métaux. Peu importe la taille d’un objectif, il dépend toujours de l’espace pour produire des images. Cet espace sera toujours un obstacle à la miniaturisation s’il n’est pas abordé directement.

Comme décrit dans le résumé de l’article de recherche, les chercheurs abordent avec force la question de l’espace en présentant le concept et en démontrant expérimentalement une « plaque spatiale » optique.

« … une optique qui propage efficacement la lumière sur une distance qui peut être considérablement plus longue que l’épaisseur de la plaque. Une telle optique réduirait les futurs systèmes d’imagerie, ouvrant la possibilité à des caméras monolithiques ultra-minces. Plus largement, une plaque spatiale peut être appliquée pour miniaturiser des dispositifs importants qui manipulent implicitement le profil spatial de la lumière, par exemple, des concentrateurs solaires, des collimateurs pour les sources lumineuses, des composants optiques intégrés et des spectromètres.

L’équipe, dirigée par le Dr Orad Reshef, chercheur postdoctoral principal au sein du groupe Robert Boyd, et le Dr Jeff Lundeen, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en photonique quantique et professeur agrégé au Département de physique de l’Université d’Ottawa, ont pris la parole. avec Physique et a expliqué que l’équipe voulait aborder la façon dont la lumière se propage entre les éléments optiques et aborder les aspects de ce processus contre lesquels les éléments de l’objectif ne peuvent rien faire.

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Dans une interview, le Dr Reshef dit que la lumière se diffuse naturellement lorsqu’elle se déplace et que chaque appareil optique actuellement utilisé repose sur cette diffusion pour fonctionner. À titre d’exemple, il cite le grand écart entre l’oculaire et l’objectif d’un télescope ou d’un objectif de caméra : les deux dépendent de cette distance et de la dispersion pour fonctionner correctement.

Mais cet espace, et d’autres lacunes dans la conception d’un objectif, prennent beaucoup de place, et son équipe a développé ce qu’ils appellent une « plaque d’espace » qui est capable de prendre la même diffusion de lumière et de la compresser en un « homologue » pour l’objectif et permettent à des systèmes d’imagerie entiers de devenir considérablement plus petits en conséquence.

“Nous avons réfléchi à ce qui se passerait si vous manipuliez la lumière en fonction de l’angle plutôt que de la position d’un rayon lumineux”, a déclaré le Dr Lundeen. Physique. « Les lentilles agissent via la position du rayon. L’angle est un domaine complètement nouveau, et personne n’avait montré qu’il pouvait être utilisé pour faire quelque chose de particulièrement utile. Nous avons identifié une application utile, la compression de l’espace. Et puis nous avons montré que nous pouvions réellement concevoir et démontrer expérimentalement des plaques qui font exactement cela. »

Le Dr Reshef dit que ce développement permettrait théoriquement aux fabricants de lentilles de réduire toutes sortes de gros appareils qui étaient auparavant considérés comme impossibles à miniaturiser.

« Pour le concevoir, nous devons proposer un nouvel ensemble de règles incompatibles avec celles utilisées dans la conception des verres. Personne ne sait ce qu’ils sont, c’est comme le Far West », dit-il. « Il est surprenant que les éléments optiques comme les lentilles existent depuis un millénaire et que leurs règles de conception soient bien comprises depuis plus de 400 ans, et pourtant nous découvrons toujours de nouveaux éléments optiques fondamentaux pour l’imagerie. »

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La plaque spatiale pourrait fonctionner en tandem avec un métal pour réduire considérablement la taille de l’optique au point où, dans des exemples de graphiques, l’objectif apparaît au ras du capteur d’un appareil photo.

Les chercheurs disent qu’ils travaillent actuellement au développement de la prochaine génération de la technologie pour augmenter le facteur de compression et améliorer les performances globales.

« Nous avons déjà des conceptions pour augmenter le facteur de compression de cinq à plus de 100 fois, et pour augmenter la transmission totale. Pour continuer à faire cela, nous devons proposer un tout nouveau paradigme de conception », explique le Dr Lundeen.

Alors que les métalenses ont menacé de complètement éliminer la bosse de l’appareil photo dans les smartphones modernes, la plaque spatiale en combinaison avec la technologie metalens a le potentiel d’éliminer les lentilles modernes entièrement. C’est un développement peut-être révolutionnaire dans le domaine de la science optique, et le rapport de recherche complet peut être lu ici.

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