เลนส์กล้องโทรทรรศน์แบบแบนที่มีดโกนสามารถเปลี่ยนเกมในการถ่ายภาพในอวกาศลึก-และการผลิตสามารถเริ่มต้นได้ในไม่ช้า

เลนส์กล้องโทรทรรศน์แบบบาง ๆ ที่มีดโกนแบบแบนสามารถเปลี่ยนการดูดาวอวกาศได้โดยทำให้สามารถติดตั้งกล้องโทรทรรศน์น้ำหนักเบา แต่ทรงพลังลงบนเครื่องบินและดาวเทียมนักวิทยาศาสตร์กล่าว

โดยปกติจะใช้เลนส์โค้งเพื่อขยายวัตถุที่อยู่ห่างไกลผ่านกระบวนการที่เรียกว่า- คล้ายกับแว่นขยายเลนส์โค้งของกล้องโทรทรรศน์โค้งและนำไปยังจุดโฟกัสทำให้วัตถุมีขนาดใหญ่ขึ้น

อย่างไรก็ตามเลนส์แบบดั้งเดิมกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้อย่างรวดเร็วสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ศึกษาดาวหรือห่างออกไปหลายล้านปีแสง นี่เป็นเพราะวัตถุที่อยู่ไกลออกไปนั้นจำเป็นต้องมีการขยายมากขึ้นเพื่อนำมันมาสู่การโฟกัสและดังนั้นเลนส์ที่หนาขึ้นและหนักกว่าจะต้องเป็น

นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจเลนส์แบนซึ่งในทางทฤษฎีควรจะเบาลงและมีขนาดใหญ่น้อยลง อย่างไรก็ตามความท้าทายของพวกเขาคือแสงมีปฏิสัมพันธ์กับพวกเขาแตกต่างจากเลนส์โค้ง

เป็นประเภทของซึ่งถูกส่งในคลื่นหรืออนุภาคที่ความยาวคลื่นและความถี่ที่แตกต่างกัน เมื่อแสงผ่านเลนส์แบนมันจะกระจายความยาวคลื่นกระจายในหลายทิศทางและส่งผลให้เกิดภาพที่เบลอและไม่ได้โฟกัส

แต่ "เลนส์ diffractive หลายระดับ" ใหม่ (MDL) ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์มีโครงสร้างหลายระดับซึ่งประกอบด้วย "วงแหวนศูนย์กลางขนาดเล็กด้วยกล้องจุลทรรศน์" ช่องทางที่มีความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอย่างมีประสิทธิภาพของแสงไปยังจุดโฟกัสเดียวกันเพื่อสร้างภาพที่คมชัดและแม่นยำ

ที่เกี่ยวข้อง:

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

เลนส์เส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มิลลิเมตร (3.9 นิ้ว) ใหม่ซึ่งมีความยาวโฟกัส 200 มม. (7.8 นิ้ว) มีความหนาเพียง 2.4 ไมโครเมตร ปรับให้เหมาะสมสำหรับช่วงความยาวคลื่น 400 ถึง 800 นาโนเมตรสำหรับแสงที่มองเห็นได้เลนส์นี้มีน้ำหนักเบากว่าเลนส์โค้งทั่วไปและกำจัดการบิดเบือนสี

นักวิทยาศาสตร์ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขา 3 กุมภาพันธ์ในวารสารตัวอักษรฟิสิกส์ประยุกต์- การศึกษาได้รับทุนจากหน่วยงานโครงการวิจัยขั้นสูง (DARPA)และสำนักงานวิจัยกองทัพเรือ

“ การสาธิตของเราเป็นหินก้าวไปสู่การสร้างเลนส์แฟลตน้ำหนักเบาขนาดใหญ่มากพร้อมความสามารถในการจับภาพสีเต็มรูปแบบสำหรับใช้ในกล้องโทรทรรศน์อากาศและอวกาศ”Apratim Majumderผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยยูทาห์กล่าวในกคำแถลง-

ก่อนโค้ง

นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบเลนส์แบนในอดีตโดยเฉพาะอย่างยิ่งแผ่นโซน Fresnel (FZP)ซึ่งมีศูนย์กลางที่มีการฝังอยู่บนพื้นผิว อย่างไรก็ตามสันเขาของ FZPs แบ่งแสงออกเป็นความยาวคลื่นแยกต่างหากและกระจายในมุมที่แตกต่างกันส่งผลให้เกิดการบิดเบือนสี

MDL นั้นมีความโดดเด่นในวงแหวนศูนย์กลางของมันที่มีความลึกที่แตกต่างกันภายในเลนส์เอง เมื่อแสงผ่านผ่านการเยื้องด้วยกล้องจุลทรรศน์จะปรับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอย่างไรป้องกันไม่ให้พวกเขากระจายออกจากกันตามปกติ การเลี้ยวเบนที่ควบคุมนี้นำความยาวคลื่นทั้งหมดของแสงเข้ามาในการโฟกัสในเวลาเดียวกันส่งผลให้ภาพที่คมชัดและแม่นยำยิ่งขึ้น

เช่นเดียวกับการหลีกเลี่ยงการบิดเบือนสีของ FZPs นักวิจัยกล่าวว่าเลนส์แบนใหม่ให้พลังงานแบบแสงแบบเดียวกับเลนส์โค้งแบบดั้งเดิม ในการศึกษาพวกเขาใช้ MDL เพื่อจับภาพของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ ภาพทางจันทรคติที่พวกเขาถ่ายเปิดเผยคุณสมบัติทางธรณีวิทยาที่สำคัญในขณะที่พวกเขายังใช้ในการถ่ายภาพพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อจับภาพที่มองเห็นได้

“ การจำลองประสิทธิภาพของเลนส์เหล่านี้ผ่านแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่มากตั้งแต่การมองเห็นไปจนถึงอินฟราเรดใกล้เข้ามาเกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาการคำนวณที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่มาก” Majumder กล่าวในแถลงการณ์ "เมื่อเราเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างจุลภาคของเลนส์กระบวนการผลิตจำเป็นต้องมีการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดมากและความมั่นคงด้านสิ่งแวดล้อม"

นักวิจัยกล่าวว่าเทคโนโลยีมีการใช้งานด้านดาราศาสตร์และ "งานการถ่ายภาพระยะยาว" อื่น ๆ รวมถึง "แอพพลิเคชั่นการถ่ายภาพทางอากาศและอวกาศ" ยิ่งไปกว่านั้นการผลิตอาจไม่ไกล

"เทคนิคการคำนวณของเราชี้ให้เห็นว่าเราสามารถออกแบบเลนส์แบนหลายระดับที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่ที่สามารถโฟกัสแสงข้ามสเปกตรัมที่มองเห็นได้และเรามีทรัพยากรในยูทาห์นาโนฟาRajesh Menonศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยยูทาห์กล่าวในแถลงการณ์