Зигзаг зрения
Оригинальную «складную» линзу разработали учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Пластина толщиной всего пять миллиметров способна заменить высококачественный объектив фотоаппарата всемеро большей толщины.
По словам разработчиков, идею нового устройства они заимствовали у широко используемого астрономами рефлектора Кассегрена, изобретённого ещё в 1672 году. Этот телескоп состоит из двух смотрящих друг на друга соосных зеркал. Главное большое вогнутое зеркало телескопа с отверстием посередине концентрирует свет на маленькое, слегка выпуклое или плоское зеркало. Малое зеркало отражает свет назад, в центральное отверстие главного зеркала. За этим отверстием расположен глаз наблюдателя или фотоприёмник. Труба такого телескопа получается вдвое короче, чем у классического линзового рефрактора, поскольку лучи света в нём «сложены».
Новая линза — это, по сути, учетверённый телескоп Кассегрена, поскольку свет в ней отражается от зеркал взад-вперёд восемь раз. Опытный образец учёные изготовили из прозрачного кристалла флюорита (фторид кальция) диаметром шесть сантиметров и толщиной всего пять миллиметров. Центральная часть внешней поверхности диска покрыта плоским отражающим слоем и свет в пластину проникает только сквозь кольцо по периметру. Несмотря на узость кольца, его площадь составляет значительную часть площади всего диска. С другой стороны диска расположены четыре кольцевых зеркала сложной формы, которые последовательно концентрируют свет в центр устройства. Эти зеркала вырезают на специальном токарном станке с алмазным резцом. Однако при массовом производстве достаточно только один раз сделать сложную форму, а потом можно будет штамповать пластины из пластика или стекла.
Несмотря на то что свет в новом устройстве проходит через кристалл флюорита, оно работает не как обычная линза, а является зеркальной оптической системой. Поэтому «складная» линза не страдает от многих присущих обычным линзам оптических искажений. Её можно применять в инфракрасных приборах ночного видения и в других устройствах, работающих в широкой спектральной области вплоть до ультрафиолета. В экспериментах учёные сравнили свою плоскую линзу с обычным высококачественным объективом с фокусным расстоянием 38 миллиметров и получили очень близкие по качеству изображения.
Авторы надеются, что новинка найдёт применение в сотовых телефонах и портативных фотоаппаратах, выводя получаемые изображения на качественно иной уровень. Кроме того, подобные линзы будут полезны в беспилотных самолётах наблюдения, системах безопасности и везде, где нет места для громоздкой оптики. Теперь учёные работают над новой складной линзой, в которой фторид кальция заменён воздушным зазором и есть возможность изменять фокусное расстояние. ГА
