Глаз человека и насекомого «объединили» в гибкой линзе

Фото: Jo McCulty / Ohio State University

Американские ученые создали гибкую полимерную линзу, которая сочетает в себе возможность получения широкоугольного изображения, фокусировки и ограничения глубины резкости. Результаты исследований опубликованы в материалах 25-й ежегодной конференции Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), посвященной микроэлектромеханическим системам. Краткое описание разработки приводится на сайте Университета штата Огайо.

Представленная биотехнологами одиночная линза позволяет получать картинку с полем зрения в 150 градусов, что соответствует показателям сверхширокоугольных составных (из нескольких линз) объективов. В отличие от аналогичных составных оптических приборов новая полимерная линза ограничивает глубину резкости — объекты не в фокусе кажутся размытыми, что позволяет оценивать относительные расстояния в кадре.

Добиться такого сочетания оптических свойств инженерам удалось, объединив принцип работы глаза человека и насекомого. Линза состоит из основной полимерной «капли», на которой размещаются капли меньшего размера — наподобие того, как устроен сетчатый глаз мухи. Сами капли являются полыми, чтобы в них можно было закачать желатиновый раствор, тем самым регулируя размер капель и меняя фокусное расстояние (с ограниченной глубиной резкости) — подобным образом работают мускулы в глазу человека.

В рамках экспериментов биотехнологи также приспособили линзу для промышленного использования. Они, в частности, заменили гидравлическую систему управления (желатиновым раствором) на электрическую — размер капель из электрочувствительного материала менялся под действием заряда различной величины.

В качестве главной области применения новой линзы разработчики называют конфокальные микроскопы — приборы, которые получают высококонтрастные изображения за счет ограничения отражаемого от объекта исследования света. Полимерная линза позволит конструировать такие приборы без движущихся частей.

Миниатюрный оптический прибор также, по мнению авторов исследования, может применяться в медицине, где хирургические зонды должны одновременно давать широкоугольную картинку и давать представление о расстояниях на получаемом изображении.

Новая разработка стала уже не первым нестандартным подходом к созданию сложных оптических приборов. В мае 2013 года южноафриканские физики предложили фокусировать лучи мощных лазеров в пламени газовой горелки.