(PhysOrg.com) -- Door gebruik te maken van de unieke optische eigenschappen van materialen op nanoschaal, onderzoekers hebben een lens gemaakt van nanodraden die de beeldvormende eigenschappen kan herconfigureren zonder enige elektronische of mechanische controle. De lens is verkrijgbaar in twee verschillende varianten, waarvan er één zoomen met twee verschillende vergrotingen mogelijk maakt, terwijl de andere stereoscopische afbeeldingen kan maken die objecten in drie dimensies weergeven met een enkele, ongedeelde lens. Deze functionaliteiten kunnen nuttig zijn voor microbeeldvormingssystemen, die werken op een schaal waarop traditionele zoom- en stereoscopische beeldvormingstechnieken niet werken.

De onderzoekers, Ethan Schönbrun, Kwanyong Seo, en Kenneth B. Crozier van Harvard University hebben hun studie over de twee nieuwe herconfigureerbare beeldvormingssystemen gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

Om elke lens te bouwen, de onderzoekers gebruikten nanodraden met elliptische, in plaats van de gebruikelijke bolvormige, dwarsdoorsneden. Om de nanodraden elliptisch te maken, de onderzoekers gebruikten een combinatie van elektronenstraallithografie en reactief ionenetsen om elke nanodraad vorm te geven. De elliptische nanodraden vertoonden een aantrekkelijk effect genaamd "vorm dubbele breking, ” wat betekent dat informatie (of in dit geval, lensfuncties) kunnen holografisch worden gecodeerd in optische elementen door de polarisatie van binnenkomend licht te veranderen. Met behulp van dit effect, de onderzoekers konden twee verschillende lensinstellingen coderen in elke nanowire array-lens.

“We hebben een methode ontwikkeld om twee verschillende lensfuncties te coderen in een enkel optisch element, ” vertelde Schönbrun PhysOrg.com . "De codering is gebaseerd op de polarisatie-afhankelijke respons van silicium nanodraden met elliptische dwarsdoorsnede."

De eerste nanodraadarraylens heeft de mogelijkheid om een ​​object te vergroten met twee verschillende vergrotingen (1.12 en 0.59), omdat de twee verschillende lichtpolarisaties de brandpuntsafstand van de lens bepalen. Op deze manier, de lens dient als de voorkant van een niet-mechanisch zoomsysteem voor kleine objecten op een paar honderd micrometer afstand.

De tweede nanowire array-lens heeft de mogelijkheid om driedimensionale stereoscopische beelden op te nemen, een prestatie die meestal twee lenzen vereist die onder verschillende hoeken zijn geplaatst of op zijn minst een enkele lens met een verdeeld diafragma. In dit objectief, de brandpuntsafstand is hetzelfde voor beide polarisaties van licht, maar de optische as van elke lens verandert enigszins, afhankelijk van de polarisatie van binnenkomend licht. De resulterende beelden hebben parallax, alsof de lens beelden van de objecten vanuit twee verschillende hoeken had vastgelegd, ook al beweegt de lens zelf niet en heeft hij geen gedeeld diafragma.

In elk van deze lenzen de eigenschap in kwestie (vergroting en stereoscopie) kan een van twee verschillende instellingen hebben. In de toekomst, de onderzoekers voorspellen dat het mogelijk zal zijn om dit te verhogen naar drie instellingen, hoewel het het aantal verschillende nanodraadgeometrieën zal moeten vergroten.

Deze lenzen van nanoformaat met herconfigureerbare eigenschappen kunnen toepassingen hebben in micro-optische beeldvormingssystemen, waar het traditioneel moeilijk is om de beeldvormingseigenschappen dynamisch aan te passen. Kleine camera's worden steeds vaker gebruikt in de geneeskunde, zoals voor endoscopie, evenals in consumentenfotografie en machine vision.

"Deze lenstechnologie zou kunnen worden geïmplementeerd in beeldverwerkingstoepassingen die weinig bewegende delen of een lager stroomverbruik vereisen, ', aldus Schönbrun. “In de toekomst we zijn van plan deze lenstechnologie te integreren met op polarisatiediversiteit gebaseerde beeldsensoren om deze systemen volledig niet-mechanisch te maken.”

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.