Cameraprestaties op mobiele apparaten hebben bewezen een van de functies te zijn waar de meeste eindgebruikers naar streven. Het belang van verbetering van de optische beeldkwaliteit, en de trend om steeds dunnere smartphones te hebben, heeft fabrikanten ertoe aangezet het aantal camera's te vergroten om telefoons een betere zoomlens te bieden, fotografie van hoge kwaliteit bij weinig licht, en portretinstellingen, om er een paar te noemen. Maar het toevoegen van extra lenzen aan een geminiaturiseerde optische configuratie en het scherpstellen van licht met een elektronisch apparaat is niet zo eenvoudig als het lijkt, vooral op kleine schaal of in krappe ruimtes.

De integratie van een instelbare dynamische zoomlens in een millimeter dikke mobiele telefoon, in een geminiaturiseerde microscoop, of aan het verre uiteinde van een medische endoscoop vereist complexe lenzen die het volledige optische spectrum aankunnen en binnen milliseconden elektrisch kunnen worden omgevormd. Tot nu, een klasse van zachte materialen die bekend staat als ruimtelijke lichtmodulatoren met vloeibare kristallen, is het gereedschap bij uitstek voor lichtvorming met hoge resolutie, maar hun implementatie heeft bewezen beperkingen te hebben op het gebied van prestaties, omvang en kosten.

In een recent gepubliceerd onderzoek in Natuurfotonica , het resultaat van een nauwe samenwerking tussen Pascal Berto, Chang Liu en Gilles Tessier van Institut de la Vision; en Laurent Philippet, Johann Osmond, Adeel Afridi, Marc Montagut, en Bernat Molero, onder leiding van ICREA Prof. bij ICFO Romain Quidant, de onderzoekers demonstreren een instelbare techniek om licht te manipuleren zonder enige mechanische beweging. Bij deze benadering bedacht Smartlens, een stroom wordt door een goed geoptimaliseerde weerstand op micrometerschaal geleid, en de verwarming verandert plaatselijk de optische eigenschappen van de transparante polymeerplaat die de weerstand vasthoudt.

Op ongeveer dezelfde manier als een luchtspiegeling licht dat door hete lucht gaat, buigt om illusies te creëren van verre meren, deze hete regio op microschaal kan licht afwijken. Binnen milliseconden, een eenvoudige plak polymeer kan worden omgezet in een lens en terug:klein, Smartlenzen op micrometerschaal warmen en koelen snel op en met minimaal stroomverbruik. Ze kunnen zelfs in arrays worden gefabriceerd, en de auteurs laten zien dat verschillende objecten die zich op zeer verschillende afstanden bevinden, binnen hetzelfde beeld in beeld kunnen worden gebracht door de Smartlenses voor elk van hen te activeren, zelfs als de scène in kleuren is.

Door de verspreiding van warmte en de voortplanting van licht te modelleren en algoritmen te gebruiken die zijn geïnspireerd op de wetten van natuurlijke selectie, laten de auteurs zien dat ze veel verder kunnen gaan dan eenvoudige lenzen:een goed ontworpen weerstand kan licht vormen met een zeer hoge mate van controle en een breed bereik bereiken. verschillende optische functies. Bijvoorbeeld, als de juiste weerstand erop is gedrukt, een stuk polymeer kan naar believen worden geactiveerd of gedeactiveerd om een ​​bepaalde "vrije vorm" te genereren en specifieke defecten in ons gezichtsvermogen te corrigeren, of de aberraties van een optisch instrument.

Zoals prof. Romain Quidant aangeeft, "opmerkelijk, de Smartlens-technologie is kosteneffectief en schaalbaar, en heeft bewezen het potentieel te hebben om te worden toegepast op geavanceerde technologische systemen en op eenvoudige eindgebruikergerichte beeldvormingsapparatuur." De resultaten van deze studie openen een nieuw venster voor de ontwikkeling van goedkope dynamisch afstembare apparaten die hebben een grote impact op de huidige bestaande optische systemen.