Koniec wystających aparatów w smartfonach? Samsung znalazł rozwiązanie problemu

Wspólne badanie Koreańczyków, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications, przedstawia nową technologię metaobiektywów, która ma rozwiązać problemy stojące na drodze do ich komercjalizacji.

Czym jest metaobiektyw?

Tradycyjny obiektyw to kawałek zakrzywionego szkła. Metaobiektyw działa inaczej – jest to idealnie płaska powierzchnia, na której umieszczono miliony nanostruktur, czyli mikroskopijnych słupków, cieńszych od ludzkiego włosa. To właśnie te struktury precyzyjnie manipulują światłem, zastępując masywne, zakrzywione soczewki. Taka konstrukcja pozwala tworzyć cieńsze i lżejsze układy optyczne.

Obejrzyj w

Sama idea nie jest nowy, ale do tej pory istniał jednak fundamentalny problem stojący na drodze do komercjalizacji metaobiektywów. Aby uzyskać ostry obraz, nanostruktury musiały być bardzo wysokie i smukłe, co sprawiało, że ich produkcja była skomplikowana, a one same bardzo podatne na uszkodzenia. 

Zespół badawczy, prowadzony wspólnie przez dr. Jeong-Geun Yuna z Samsunga i profesora Junsuka Rho z POSTECH, znalazł wyjście z tej sytuacji. Naukowcy odkryli, że aby skutecznie skupić światło, wcale nie trzeba go odchylać o pełną wartość fali świetlnej, jak zakładano do tej pory. Zamiast tego, wystarczy zmusić światło do pokonania drogi stanowiącej zaledwie dwie trzecie długości fali.

Ta pozornie niewielka zmiana ma ogromne konsekwencje:

• niższe nanostruktury - ozwoliło to na obniżenie wysokości nanostruktur, dzięki czemu ich proporcje (tzw. współczynnik proporcji) zmniejszyły się z 1:10 do około 1:5. Mówiąc prościej, słupki stały się znacznie bardziej krępe;
• większa stabilność i łatwiejsza produkcja - krótsze i grubsze struktury są bardziej wytrzymałe i mniej podatne na wady produkcyjne;
• konkurencyjność kosztowa - uproszczenie procesu produkcyjnego bezpośrednio przekłada się na obniżenie kosztów i zwiększenie wydajności, co otwiera drogę do masowej produkcji.

Praktyczny test metaobiektywu. Mikroskopijna kamera dla rozszerzonej rzeczywistości

Aby udowodnić skuteczność swojego wynalazku, zespół stworzył ultrakompaktową kamerę na podczerwień przeznaczoną do urządzeń XR, np. gogli do wirtualnej lub rozszerzonej rzeczywistości. Pomimo zastosowania o 20 proc. cieńszego obiektywu, kamera miała nie tylko nie tylko działać, ale przewyższać istniejące rozwiązania.

Badanie wykazało, że choć grubość kamery zmalała z 2,0 mm do 1,6 mm, była w stanie precyzyjnie śledzić ruch źrenicy i rozpoznawać wzór tęczówki w szerokim, 120-stopniowym polu widzenia. Test wykazał jednocześnie 44-procentową poprawę ostrości obrazu. 

W przyszłości badacze planują zaadaptować tę technologię do światła widzialnego i zminiaturyzować inne rodzaje systemów czujników obrazu. W komunikacie prasowym Samsung przekonuje, że w przyszłości technologia ta może pozwolić na pozbycie się wystających aparatów ze smartfonów oraz na tworzenie mniejszych i lżejszych urządzeń AR.