كشف العلماء عن تقنية جديدة تعتمد على البصريات الفوقية الهجينة التي يمكنها التقاط صور عالية الجودة مقارنة بمعظم الكاميرات التقليدية.
من المعروف أن معظم الكاميرات الحديثة، خاصة تلك المخصصة للاستخدام الاحترافي، تستفيد من عدسات متعددة قابلة للتبديل تساعد المصور في الحصول على أفضل صورة لأي سيناريو معين، وإن كان ذلك على حساب قابلية النقل.
لذلك، كان العلماء يبحثون عن البصريات المسطحة المصنوعة من الهياكل الفوقية لتحقيق جودة صورة عالية مع عدم المساومة على قابلية النقل.
والهياكل الفوقية عبارة عن مواد جديدة ذات أنماط متكررة في هياكلها مصممة للتعامل مع الهياكل الأخرى من خلال تصميم هذه الأنماط لتكون أصغر من تلك الموجودة في المادة المميزة التي يتم التلاعب بها.
بدلًا من ذلك، تعتمد الجوالات الذكية الحديثة والأجهزة الذكية الأخرى على التصوير الحسابي – باستخدام برنامج لإخفاء أوجه القصور في إعدادها البصري المضغوط – لإنتاج صور وفيديو عالي الجودة.
في الوقت الحالي، كشفت النتائج التي توصل إليها الفريق العملي في جامعة تامبيري بفنلندا، والتي نُشرت في المجلة العلمية Science Advances، الجمع بين البصريات المصنوعة من المواد الفوقية والبرمجيات.
اقرأ أيضًا:
تكنولوجيا العطور.. رحيق التقنية يترك بصمته على صناعة العطور
ترجمة المسرات النظرية إلى العالم الحقيقي
في حين أن هذه البصريات الفوقية لها سقف عالٍ نظريًا، فإن الصعوبة التي يواجهها الباحثون أثناء نمذجة التفاعلات المعقدة بين الضوء وجميع المكونات البصرية، غالبًا ما تؤدي إلى تصميم يوفر جودة صورة متواضعة وفقًا للمعايير التقليدية.
لذلك، عالج الفريق هذا العيب من خلال استخدام استراتيجية “الأجهزة في الحلقة” عبر تجربة العدسات وأجهزة الاستشعار الفعلية بدلًا من نموذج البرنامج، وهي خطوة ينسبها الفريق إلى أنها ساعدت في تقليل متطلبات المعالجة والذاكرة.
وفي التجارب، استخدم الباحثون مزيجًا من البصريات الفوقية الهجينة وتقنيات التصوير الحاسوبي لالتقاط صور لأجسام تقع على مسافات تتراوح من 0.5 إلى 1.8 متر.
كما تضمنت البصريات الفوقية الهجينة المستخدمة في إعدادها عدسة انكسارية قياسية يبلغ سمكها 4.5 ملم، ومغلفة بفيلم كوارتز ميتا بصري بسماكة 500 ميكرون.
بالإضافة إلى ذلك، تم تزيين سطح الفيلم بأعمدة مربعة من نيتريد السيليكون تقف على ارتفاع 700 نانو متر.
البحث والتطبيق في المستقبل
بدوره قال “فلاديمير كاتكوفنيك”؛ الباحث البارز في جامعة تامبيري، فنلندا، والمؤلف المشارك للدراسة: “إن منهجية الأجهزة في الحلقة هذه قادرة على إنتاج بصريات أفضل مقارنة بأحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا”.
وأضاف “صامويل بينيلا”؛ مؤلف الدراسة الرئيسي، والعامل في مجلس منشآت العلوم والتكنولوجيا في هارويل بإنجلترا: “أعتقد أن التطبيق الأكثر تأثيرًا في الوقت الحالي هو تصميم جيل جديد من الكاميرات المخصصة للجوالات الذكية”.
في حين، يعتقد الفريق أن تطوير البصريات الفوقية على نطاق أوسع من عرضها الحالي البالغ 5 مم يمكن أن يؤدي إلى جودة صورة أفضل من خلال جمع المزيد من الضوء.
اقرأ أيضًا:
أدوات تقنية تستخدمها المخابرات الأمريكية.. تعرف عليها