Samsung «обдурила фізику», розробивши надтонкі лінзи для камер смартфонів

Компанія Samsung повідомила, що спільно з університетом POSTECH розробила новий клас металінз для ультратонких оптичних систем. Компанії не подобаються сучасні об'єктиви, що виступають з гладких корпусів смартфонів. Нова розробка допоможе зменшити оптику камер і зробить їх малопомітними в смартфонах.

Детально про нові металінзи інженери Samsung і вчені Поханського університету науки і технології (POSTECH) розповіли в статті, опублікованій в журналі Nature Communications. Дослідники розробили, створили і випробували металінзу для роботи в інфрачервоному діапазоні для камер стеження за очима користувачів. Такі камери дозволяють керувати додатками одними рухами очей, а також забезпечують керування в пристроях доповненої реальності. Металінзи для роботи в оптичному діапазоні будуть створені пізніше на основі отриманого досвіду.

У загальному випадку металінзи — це певні конструкції з елементів, порівнянних за розміром з довжиною хвилі. Вони не схожі на звичайні лінзи зі скла, які для більшого збільшення можуть бути дуже опуклими. Оскільки елементи металінз можна розташовувати в іншій орієнтації, ніж скляні лінзи, зокрема, вертикально, то це дозволяє помітно зменшити товщину оптичної системи.

У звичайному випадку для ефективного заломлення (фокусування) світла елементи металінз повинні створювати фазову затримку світла на одну довжину хвилі. Корейські дослідники пішли далі і створили першу в світі металінзу, яка фокусує світло з елементами розмірами 2/3 довжини хвилі. Це означає, що висота металінзи зменшується приблизно на 30%, що робить камеру з її використанням ще тоншою. Також це спрощує виробництво, оскільки знижує рівень браку.

Ще один аспект розробки також пов'язаний з рівнем браку. Якщо висота елементів металінзи дорівнює одній довжині хвилі світла, то кожен наноелемент виходить із співвідношенням сторін 1:10. І без того тонкі волоски заломлюючих елементів виявляються надзвичайно крихкими при виробництві. Нова розробка дозволяє робити волоски коротшими, що змінює співвідношення сторін у кожному з них до 1:5. В результаті наноструктури стають міцнішими і менш схильними до браку в процесі масового випуску.

«Металінзи було складно вивести на ринок через складність виробництва і низьку механічну стабільність. Щоб вирішити цю проблему, ми об'єднали зусилля з експертами в області проектування, моделювання, виробництва і перевірки для розробки нового методу проектування наноструктур», — пояснили суть і цілі розробки в Samsung.

Завдяки використанню металінзи команді вдалося зменшити товщину камери на 20% у порівнянні зі звичайними камерами з рефракційними лінзами — з 2,0 до 1,6 мм, що призвело до зниження ваги і обсягу. Система також забезпечує точне відстеження погляду і розпізнавання характерних точок райдужної оболонки ока в широкому полі зору 120 градусів. Крім того, ефективність функції передачі модуляції (MTF) — важлива характеристика об'єктива для отримання чіткого зображення — покращилася з 50 % до 72 %.

Залишилося дочекатися впровадження цієї розробки і, знаючи Samsung, воно не забариться.