- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Исследовательская группа из Университета Штутгарта, используя 3D-принтер, сумела напечатать серию одно-, двух- и трехлинзовых функциональных объективов со сложной геометрией линз, диаметр которых составил от 100 до 200 микрон. Полное описание исследования и технологической цепочки опубликовано [1] в журнале Nature Photonics, сокращенная версия представлена на страницах Phys.org [2].
Схемы объективов и хода лучей, падающих под разными углами. Снизу — смоделированные фотографии тестовой таблицы
Timo Gissibl et al. / Nature Photonics, 2016
Мульти-объективы с элементами не сферической формы оказываются востребованы там, где решающее значение приобретает высокая оптическая производительность и эффективная коррекция хроматических аберраций. Авторы разработки сумели представить новую концепцию микро- и нано-оптики со сложными конструкциями линз, отпечатать которые они сумели на 3D-принтере. В отчете на страницах Nature Photonics детально описывается полная технологическая цепочка создания мульти-объектива, начиная со стадии проектирования оптического элемента — до стадии производства с использованием фемтосекундного двухфотонного лазера и последующего тестирования в определенных целях комбинаций из нескольких линз, диаметром около 100 мкм.
Для создания объективов исследователи задействовали возможности 3D-печати и технологии литографии. Будущий материал для линзы наносился послойно, по 100 нанометров в слое, после чего подвергался воздействию фемтосекундных импульсов лазера. такая последовательность операций позволила обеспечить направленное изменение химических свойств поверхности материала, устранение физических дефектов и получение линзы заданной геометрической формы. Для того, чтобы повысить точность печати исследователи использовали эффект двухфотонного поглощения [3].
Серия объективов, напечатанных физиками (сверху). Изображения, полученные на светочувствительной матрице с их помощью (снизу)
Timo Gissibl et al. / Nature Photonics, 2016
Ученые подчеркнули, что вся технологическая цепочка, от разработки макета — до непосредственно создания объектива, заняла всего несколько часов. В частности был изготовлен трехлинзовый «объектив-триплет», располагаемый на оптоволоконном кабеле. Такая конструкция позволяет фокусироваться на объектах, расположенных в трех миллиметрах от объектива и транслировать изображение практически без потери качества по оптоволокну, длиной до 1,7м.
Слева снизу — постановка эксперимента по съемке с помощью оптоволокна. Слева сверху — снимок волокна в профиль. Справа — примеры снимков, полученных при помощи объективов
Разрешение в центральной части полученного изображения, сформированного с помощью напечатанных объективов составило в ходе эксперимента 400 линий на миллиметр. Вместе с тем, как показало компьютерное моделирование, используя созданные в лаборатории объективы этот показатель возможно увеличить на 25%. Еще один способ улучшения качества изображения, рассматриваемый авторами предложенной технологии, состоит в нанесении на поверхность линз антиотражающего покрытия.
Миниатюрные камеры, созданные специалистами Университета Штутгарта найдут применение в эндоскопических исследованиях, причем как в промышленной сфере, так и в медицине. Одним из перспективных сфер приложения технологии в ее дальнейшем развитии, по мнению авторов изобретения, может стать использование миниобъективов в крошечных микроскопах, которые, в режиме реального времени, позволят изучать активность групп нейронов.
Печатный объектив, совмещенный с оптоволоконным кабелем
Сегодня, когда миниатюризация камер и объективов с сохранением качества изображения оформилась в устойчивый тренд, инженеры ищут и находят разные технологические подходы в решении этой проблемы. Так, к примеру, группа исследователей из Гарварда, используя метаматериалы создала [4] плоские линзы, не уступающие по качеству современным объективам микроскопов. Еще одним, более радикальным подходом к решению проблемы стал полный отказ [5] от использования объективов.
Одно из уникальных преимуществ предложенного метода — его гибкость, позволяющая создавать миниатюрные оптические приборы, такие, как эндоскопы, оптические средства для клеточной биологии, инновационные системы освещения, миниатюрные волоконно-оптические ловушки и камеры слежения, интегрированные квантовые излучатели и детекторы, миниатюрных БПЛА и миниботов с автономным зрением.
Рекомендуем:
— Экономим до 8% с каждой покупки на AliExpress и других интернет-магазинах Китая [6]
— Почему интернет-магазины отдают деньги за покупки? [8]
— Верните свои деньги — Выбираем кэшбэк-сервис для Aliexpress [9]
— История развития Dronk.ru — от выбора квадрокоптеров до возвращения денег за покупки на AliExpress и не только [10]
— Лучший кэшбэк сервис или 5 основных критериев оценки кэшбэк-сервиса [11]
Автор: Dronk.Ru
Источник [12]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/nauchno-populyarnoe/146317
Ссылки в тексте:
[1] опубликовано: http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2016.121.html
[2] Phys.org: http://phys.org/news/2016-06-micro-camera-syringe.html
[3] двухфотонного поглощения: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%84%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BB%D0%BE%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
[4] создала: https://geektimes.ru/company/dronk/blog/277762/
[5] полный отказ: https://youtu.be/BdgwO_i5p54
[6] возвращать деньги за покупки в Китае: https://dronk.ru/
[7] блог: http://geektimes.ru/company/dronk/blog/
[8] Почему интернет-магазины отдают деньги за покупки?: https://habrahabr.ru/company/megarand/blog/301792/
[9] Верните свои деньги — Выбираем кэшбэк-сервис для Aliexpress: https://geektimes.ru/company/dronk/blog/273466/
[10] История развития Dronk.ru — от выбора квадрокоптеров до возвращения денег за покупки на AliExpress и не только: https://geektimes.ru/company/dronk/blog/276926/
[11] Лучший кэшбэк сервис или 5 основных критериев оценки кэшбэк-сервиса: https://geektimes.ru/company/dronk/blog/273950/
[12] Источник: https://geektimes.ru/post/277860/
Нажмите здесь для печати.