Samsung «обманула физику», разработав сверхтонкие линзы для камер смартфонов

Компания Samsung сообщила, что совместно с университетом POSTECH разработала новый класс металинз для ультратонких оптических систем. Компании не нравятся современные объективы, выступающие из гладких корпусов смартфонов. Новая разработка поможет уменьшить оптику камер и сделает их малозаметными в смартфонах.

Подробно о новых металинзах инженеры Samsung и учёные Поханского университета науки и технологии (POSTECH) рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Исследователи разработали, создали и испытали металинзу для работы в инфракрасном диапазоне для камер слежения за глазами пользователей. Такие камеры позволяют управлять приложениями одними движениями глаз, а также обеспечивают управление в устройствах дополненной реальности. Металинзы для работы в оптическом диапазоне будут созданы позже на основе полученного опыта.

В общем случае металинзы — это некие конструкции из элементов, сравнимых по размеру с длиной волны. Они не похожи на обычные линзы из стекла, которые для большего увеличения могут быть очень выпуклыми. Поскольку элементы металинз можно располагать в другой ориентации, чем стеклянные линзы, в частности, вертикально, то это позволяет заметно уменьшить толщину оптической системы.

В обычном случае для эффективного преломления (фокусирования) света элементы металинз должны создавать фазовую задержку света на одну длину волны. Корейские исследователи пошли дальше и создали первую в мире металинзу, которая фокусирует свет с элементами размерами 2/3 длины волны. Это означает, что высота металинзы уменьшается примерно на 30 %, что делает камеру с её использованием ещё тоньше. Также это упрощает производство, поскольку снижает уровень брака.

Ещё один аспект разработки также связан с уровнем брака. Если высота элементов металинзы равна одной длине волны света, то каждый наноэлемент получается с соотношением сторон 1:10. И без того тонкие волоски преломляющих элементов оказываются чрезвычайно хрупкими при производстве. Новая разработка позволяет делать волоски короче, что изменяет соотношение сторон в каждом из них до 1:5. В результате наноструктуры становятся прочнее и меньше подвержены барку в процессе массового выпуска.

«Металинзы было сложно вывести на рынок из-за сложности производства и низкой механической стабильности. Чтобы решить эту проблему, мы объединили усилия с экспертами в области проектирования, моделирования, производства и проверки для разработки нового метода проектирования наноструктур», — пояснили суть и цели разработки в Samsung.

Благодаря использованию металинзы команде удалось уменьшить толщину камеры на 20 % по сравнению с обычными камерами с рефрактивными линзами — с 2,0 до 1,6 мм, что привело к снижению веса и объёма. Система также обеспечивает точное отслеживание взгляда и распознавание характерных точек радужной оболочки глаза в широком поле зрения 120 градусов. Кроме того, эффективность функции передачи модуляции (MTF) — важная характеристика объектива для получения чёткого изображения — улучшилась с 50 % до 72 %.

Осталось дождаться внедрения этой разработки и, зная Samsung, оно не задержится.