Зигзаг зрения
Оригинальную «складную» линзу разработали ученые 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, изобретенного еще 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 фотоприемник. Труба такого телескопа получается вдвое короче, чем у классического линзового рефрактора, поскольку лучи света в нем «сложены».
Новая линза - это, по сути, учетверенный телескоп Кассегрена, поскольку свет в ней отражается от зеркал взад-вперед восемь раз. Опытный образец ученые 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. Ее можно применять в инфракрасных приборах ночного видения и в других устройствах, работающих в широкой спектральной области вплоть до ультрафиолета. В экспериментах ученые сравнили свою плоскую линзу с обычным высококачественным объективом с фокусным расстоянием 38 миллиметров и получили очень близкие по качеству изображения.
Авторы надеются, что новинка найдет применение в сотовых телефонах и портативных фотоаппаратах, выводя получаемые изображения на качественно иной уровень. Кроме того, подобные линзы будут полезны в беспилотных самолетах наблюдения, системах безопасности и везде, где нет места для громоздкой оптики. Теперь ученые работают над новой складной линзой, в которой фторид кальция заменен воздушным зазором и есть возможность изменять фокусное расстояние. ГА
