Самарские ученые представили линзу, способную заменить целый телеобъектив

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва на крупнейшей технологической конференции Европы WebSummit 2017, которая в эти дни проходит в Лиссабоне, представили первый в мире сверхлегкий дифракционный объектив.

Один оптический элемент весом всего 5 гр. заменяет сложную и громоздкую систему линз и зеркал, аналогичную той, что используется в телеобъективах с фокусным расстоянием 300 мм и весом от 500 гр.

Современным объективам большое количество оптических элементов (12 и более) необходимо для компенсации искажений изображения вследствие оптических аберраций. Вместо них ученые Самарского университета фактически используют одну дифракционную наноструктуру.

«Технология производства дифракционных линз отчасти сопоставима с производством компакт-дисков, - поясняет руководитель проекта, профессор кафедры суперкомпьютеров и общей информатики Артем Никоноров. - На поверхность кварцевого стекла наносится фоточувствительное вещество – резист. Его толщина – 7 микрон (для сравнения, толщина человеческого волоса 40-90 микрон). С помощью лазерного луча на резисте выводится 256-уровневый рельеф. С его помощью происходит «приближение» объекта, а компенсацию искажений обеспечивает цифровая обработка изображений на основе сверточных нейронных сетей».

Характеристики линзы, полученные учеными Самарского университета, привлекательны для сфер, где идёт постоянная борьба за уменьшение веса и размеров оптики. В первую очередь, это компактные системы дистанционного зондирования Земли, которые устанавливаются на малые летательные аппараты: беспилотники, атмосферные зонды и наноспутники. Диапазон орбит перечисленных аппаратов составляет от 20 км до 500 км, при этом поднимаемый ими вес оптики не может превышать 100 грамм.

На данный момент качество изображений, получаемых с помощью дифракционных оптических элементов в лабораториях Самарского университета, достигло порога, необходимого для вывода продукта на рынок.

Представленные на рынке оптические системы для наноспутников способны обеспечить разрешение съёмки поверхности Земли в 40 метров. Технология, предложенная Самарским университетом, уже сейчас способна обеспечить разрешение в 18 метров. В ближайшее время этот показатель может быть улучшен до 10 метров.

Также дифракционные линзы могут быть востребованы в системах видеонаблюдения и безопасности, специальной технике для работы в экстремальных условиях, а также мобильных системах мониторинга городского пространства и системах умной урбанистики.