دید واضح از همه فواصل با لنز مارپیچی

پیشرفت قابل توجهی در فناوری لنز با توسعه یک لنز مارپیچی‌شکل که قادر به حفظ فوکوس واضح در فواصل مختلف و تحت شرایط نوری مختلف است، حاصل شده است.

به گفته پژوهشگران آزمایشگاه فوتونیک، عددی و علوم نانو(LP2N) برخلاف لنزهای معمولی که اغلب از اعوجاج رنج می‌برند، این لنز ابتکاری که دیوپتر مارپیچی(spiral diopter) نامیده می‌شود، به شکل بی عیب و نقص عمل می‌کند.

طراحی مارپیچی متمایز این لنز، نقاط کانونی متعددی را ایجاد می‌کند که شبیه به ترکیب چندین لنز است. این آرایش منحصر به فرد، دید واضح را در فواصل مختلف امکان‌پذیر می‌کند.

این تیم ادعا می‌کند که کاربردهای بالقوه این لنز زمینه‌های مختلفی از جمله بهبود فناوری لنزهای تماسی، بهبود ایمپلنت‌های داخل چشمی برای آب مروارید و پیشرفت سیستم‌های تصویربرداری مینیاتوری را شامل می‌شود.

ایجاد یک گرداب نور
لارن گالینیر از نویسندگان این مطالعه، هنگام بررسی ویژگی‌های نوری ناهنجاری‌های شدید قرنیه در بیماران، طراحی این لنز مارپیچی به ذهنش رسید.

این اکتشاف، جرقه‌ای برای مفهوم‌سازی یک لنز منحصر به فرد با پیکربندی مارپیچی شبیه به آب در حال حرکت مارپیچی شد تا توسط این لنز یک اثر گرداب نوری ایجاد شود.

این پدیده که «گرداب نوری» نامیده می‌شود، چندین نقطه کانونی متمایز ایجاد می‌کند و دید واضح را در فواصل مختلف تسهیل می‌کند.

گالینیر می‌گوید: به طور سنتی، تولید یک گرداب نوری نیاز به ادغام چندین مؤلفه نوری دارد. با این حال، لنز ما مستقیماً عناصر ضروری برای تولید یک گرداب نوری را روی سطح خود ادغام می‌کند.

وی افزود: در حالی که تولید گرداب‌های نوری حوزه تحقیقاتی رو به رشدی است، رویکرد ما این فرآیند را ساده‌تر می‌کند و به معنای پیشرفت قابل‌توجهی در اپتیک است.

پژوهشگران با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته ماشین‌کاری دیجیتال، این لنز را طوری ساختند که الگوی مارپیچی منحصر به‌ فرد را به خوبی تجسم بخشد. متعاقبا، آنها کارایی لنز را با استفاده از آن برای گرفتن تصاویر دیجیتال، مشابه تصاویر نمایش داده شده در نمودار نورانی اپتومتریست ارزیابی کردند.

قابل توجه است که پژوهشگران کیفیت تصویر ثابتی را در اندازه‌های مختلف دیافراگم مشاهده کردند. علاوه بر این، آنها متوجه شدند که گرداب‌های نوری را می‌توان با تنظیم بار توپولوژیکی مطابق با تعداد دورهای محور نوری تنظیم کرد.

برنامه‌های کاربردی متنوع
یک تلاش مشترک میان‌رشته‌ای در تحقق توسعه این لنز جدید با ادغام طراحی هوشمندانه با تکنیک‌های ساخت پیشرفته حیاتی بود.

برتراند سایمون از پژوهشگران این مطالعه گفت: پیدایش لنز دیوپتر مارپیچی که از یک ذهن مبتکر نشأت می‌گیرد، از طریق یک همکاری گسترده با متخصصان نوری تأیید علمی شد.

در حال حاضر پژوهشگران روی تعمیق درک خود از گرداب‌های نوری متمایز تولیدشده توسط لنز خود متمرکز شده‌اند. آنها قصد دارند کارآزمایی‌های سیستماتیک را برای ارزیابی اثربخشی آن در تصحیح بینایی در سناریوهای دنیای واقعی، با هدف بررسی جامع عملکرد و مزایای آن انجام دهند.

علاوه بر این، آنها در حال بررسی کاربرد بالقوه این مفهوم در عینک‌های تجویزی هستند و امکان ارائه دید واضح در فواصل مختلف را برای کاربران پیش‌بینی می‌کنند.

این لنز جدید می‌تواند عمق دید افراد را تحت شرایط نوری متغیر به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

پیشرفت‌های آینده با این فناوری می‌تواند به پیشرفت‌هایی در فناوری‌های تصویربرداری فشرده، دستگاه‌های پوشیدنی و سیستم‌های سنجش از راه دور برای پهپادها یا خودروهای خودران منجر شود که می‌تواند آنها را قابل اعتمادتر و کارآمدتر کند.

جزئیات تحقیقات این تیم در مجله Optica منتشر شده است.