Mobilfoto: Fokusfria och platta linser nu verklighet
En MDL-lins.
Ett team vid Utah University har nu lyckats tillverka en fungerande platt lins som inte behöver fokusera – tio gånger tunnare än ett hårstrå. Detta innebär helt nya möjligheter för framtidens mobilkameror och objektivdesign.
Ultratunna linser har länge eftersträvats hos tillverkare av kameraobjektiv och mobilkameror. Vanligtvis betyder ökad brytning även ökad vikt, vilket i sin tur också leder till ett ökat pris på slutprodukten. För fyra år sedan skrev vår systersajt Kamera & bild om en grupp forskare vid Utah University i USA som lyckats skapa en prototyp av en platt lins, och att denna då skulle kunna vara verklighet om fem år.
– Det som är nytt är att vi nu visat är att man kan böja ljuset genom diffraktion på ett sätt så att ljusets olika färger bryts likadant till samma fokuspunkt, något man inte trott varit möjligt, skrev Rajesh Menon som leder arbetet vid universitetet i sin rapport från 2015.
Nu är den nya platta linsen verklighet. Forskarteamet har lyckats ta fram en fungerande lins som de kallar MDL (multi-level diffractive lens), som är tio gånger tunnare än ett hårstrå och som inte behöver fokusera för att ge skarpa bilder. Enligt forskningsrapporten kan linsen behålla fokus för objekt som är sex meter ifrån varandra, genom den nanostruktur som samlar in ljuset genom linsen.
Annons
Exempel på en scen med stort skärpedjup med den nya linsen: Objekt med avstånd på mellan 20 cm och 6 meter är i fokus. Avstånden markerade i bilden är från linsen till objektet.
Den nya linsdesignen skapar möjligheter till extremt skärpedjup exDOF, eller "extreme depth of field", något som fotografer är vana vid att påverka när de justerar sin bländare.
– Denna nya lins kan ha många nya tillämpningsområden utanför fotografering, som att skapa högeffektiva LIDAR-system som behövs för autonoma system, som självkörande bilar, skriver professor Rajesh Menon.
Annons
Professor Rajesh Menon visar upp en prototyp på den platta linsen.
Behöver inte fokusera
Annons
Den nya linsen behöver inte fokusera på samma vis som andra optiska konstruktioner – ett objektiv – som vi är vana vid, för att bilden ska bli skarp. Linsen gör det nämligen möjligt att hålla fokus på alla objekt i bilden samtidigt. Forskarnas design visar nu att det finns fler än en optimal väg som ljuset kan ta i en lins, och leta den som ger ett extremt skärpedjup.
a) En schematisk bild över en vanlig lins i en optisk konstruktion, jämfört med en MDL-lins med exDOF-egenskaper. b) Geometrin hos MDL-linsen med ett brännvidd mellan 5–1200 mm och bländare f/1,8. c) Simulerad intensitet i MDL-linsen mellan de olika brännvidderna vid våglängden 850 nm, och d) det faktiskt uppmätta.
– Eftersom vår design är rätt generell, så kan vi också använda denna för att skapa en platt lins som fokuserar alla ljusets färger, vilket skulle kunna förenkla kamerorna ytterligare, förklarar Menon.
Annons
På ungefär samma ämne har både Apple och Sony visat att de arbetar på ny sensordesign i form av välvda sensorer, något som möjligen kan gå att kombinera med denna nya exDOF-lins.
