2Pi Optics представит первую в мире металинзу «рыбий глаз» на CES 2024

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Массачусетского университета Лоуэлла, объединенные в компанию 2Pi Optics, представят на выставке CES на следующей неделе первый в мире «рыбий глаз», способный создавать панорамные изображения с углом обзора 180° высокого разрешения, основанный на технологии оптических металинз.

3D-панорама металинзы с широким полем обзора

Объектив представляет собой одиночный плоский фрагмент стекла толщиной в миллиметр, покрытый с одной стороны миниатюрными структурами, которые точно рассеивают падающий свет для создания панорамных изображений, как это сделал бы обычный многоэлементный объектив с изогнутыми элементами «рыбий глаз». Объектив работает в инфракрасной части спектра, хотя исследователи говорят, что его конструкцию можно модифицировать, чтобы он мог захватывать изображения и в видимом спектре.

«Эта конструкция стала своего рода неожиданностью, поскольку некоторые думали, что невозможно создать металинзу со сверхширокоугольным обзором», — сказал Цзюэджун Ху (Juejun Hu), доцент кафедры материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института. «Тот факт, что это действительно может создавать изображения типа «рыбий глаз», совершенно превосходит ожидания».;

Ранее ученые разработали металинзы, которые позволяют получать изображения с высоким разрешением и относительно широким углом обзора до 60°. Для дальнейшего расширения поля зрения традиционно требуются дополнительные оптические компоненты для коррекции аберраций или размытости.

Вместо этого в 2Pi Optics разработали конструкцию, не требующую дополнительных компонентов. Металинза представляет собой цельную прозрачную деталь, изготовленную из фторида кальция с тонкой пленкой теллурида свинца, нанесенной на одну сторону. Затем используются методы литографии, чтобы вырезать на пленке узор оптических структур.

Каждая структура, или «метаатом», имеет одну из нескольких наноразмерных геометрий, например, прямоугольную конфигурацию, которая преломляет свет определенным образом. Например, свету может потребоваться больше времени, чтобы рассеяться или распространиться от одной формы к другой — явление, известное как фазовая задержка. В обычном объективе «рыбий глаз» кривизна стекла создает распределение фазовых задержек, что в конечном итоге создает панорамное изображение. «Мы спроектировали заднюю структуру таким образом, чтобы каждая часть могла обеспечить идеальную фокусировку», — сказал Ху. На лицевой стороне команда разместила оптическую диафрагму. «Когда свет проникает через это отверстие, он сначала преломляется на поверхности стекла, а затем рассеивается под углом», — сказал Михаил Шалагинов, научный сотрудник Массачусетского технологического института. «Затем свет будет падать на разные части задней стороны под разными, но непрерывными углами. Если вы правильно спроектируете обратную сторону, вы можете быть уверены, что получите высококачественное изображение по всему панорамному виду».

Команда использовала установку визуализации, оснащенную металинзой, чтобы сделать снимки полосатой цели. Затем они сравнили качество изображений, снятых под разными углами, и обнаружили, что объектив создает изображения четкие даже по краям изображения, охватывающего почти 180°.

«Эта конструкция несколько удивляет, потому что некоторые считали, что невозможно сделать цельный плоский объект с ультраширокоугольным обзором, — отметили исследователи из MIT.  — Тот факт, что это может на самом деле мы смогли прийти к этому — большое достижение».

2024 год может стать большим годом для металинз, поскольку технология приближается к тому, чтобы ее можно было использовать в потребительских устройствах.