Spiralformet linse giver klart udsyn på en række afstande og lysforhold
Forskere har udviklet en spiralformet linse, der holder klart fokus på forskellige afstande under varierende lysforhold. Den nye linse fungerer meget som progressive linser, der bruges til synskorrektion, men uden de forvrængninger, der typisk ses med disse linser. Det kan hjælpe med at fremme kontaktlinseteknologier, intraokulære implantater til grå stær og miniaturiserede billeddannelsessystemer.
"I modsætning til eksisterende multifokale linser klarer vores linse sig godt under en lang række lysforhold og bevarer multifokalitet uanset pupillens størrelse," sagde Bertrand Simon fra Photonics, Numerical and Nanosciences Laboratory (LP2N), en fælles forskningsenhed mellem Instituttet. d'Optique Graduate School, University of Bordeaux og CNRS i Frankrig.
"For potentielle implantatbrugere eller personer med aldersrelateret langsynethed kan det give et konsekvent klart syn, hvilket potentielt revolutionerer oftalmologien."
I Optica forskerne beskriver den nye linse, som de kalder spiraldioptrien. Dens spiralformede funktioner er arrangeret på en måde, der skaber mange separate fokuspunkter - meget som at have flere linser i én. Dette gør det muligt at se klart på forskellige afstande.
"Ud over oftalmologiske applikationer kan det enkle design af denne linse i høj grad gavne kompakte billedbehandlingssystemer," sagde Simon.
"Det ville strømline designet og funktionen af disse systemer og samtidig tilbyde en måde at udføre billeddannelse på forskellige dybder uden yderligere optiske elementer. Disse muligheder kombineret med objektivets multifokale egenskaber tilbyder et kraftfuldt værktøj til dybdeopfattelse i avancerede billedbehandlingsapplikationer"
Oprettelse af en hvirvel af lys
Inspirationen til spirallinsedesignet kom, da avisens første forfatter, Laurent Galinier fra SPIRAL SAS i Frankrig, analyserede de optiske egenskaber ved alvorlige hornhindedeformationer hos patienter. Dette fik ham til at konceptualisere en linse med et unikt spiraldesign, der får lyset til at spinde, som vand, der går ned i et afløb. Dette fænomen, kendt som en optisk hvirvel, skaber flere klare fokuspunkter, som gør det muligt for objektivet at give klart fokus på forskellige afstande.
"Oprettelse af en optisk hvirvel kræver normalt flere optiske komponenter," sagde Galinier. "Vores linse inkorporerer imidlertid de elementer, der er nødvendige for at lave en optisk hvirvel direkte ind i dens overflade. At skabe optiske hvirvler er et blomstrende forskningsfelt, men vores metode forenkler processen og markerer et betydeligt fremskridt inden for optik."
Forskerne skabte linsen ved at bruge avanceret digital bearbejdning til at forme det unikke spiraldesign med høj præcision. De validerede derefter linsen ved at bruge den til at afbilde et digitalt "E", meget ligesom dem, der blev brugt på en optometrists lys-op-tavle. Forfatterne observerede, at billedkvaliteten forblev tilfredsstillende uanset den anvendte blændestørrelse.
De opdagede også, at de optiske hvirvler kunne modificeres ved at justere den topologiske ladning, som i det væsentlige er antallet af viklinger omkring den optiske akse. Frivillige, der brugte linserne, rapporterede også mærkbare forbedringer i synsstyrken ved en række forskellige afstande og lysforhold.
Tværgående discipliner
At bringe den nye linse til virkelighed krævede at kombinere det intuitivt udformede design med avancerede fremstillingsteknikker gennem et tværfagligt samarbejde.
"Spiral-dioptrilinsen, først udtænkt af en intuitiv opfinder, blev videnskabeligt underbygget gennem et intensivt forskningssamarbejde med optiske videnskabsmænd," sagde Simon. "Resultatet var en innovativ tilgang til at skabe avancerede linser."
Forskerne arbejder nu på bedre at forstå de unikke optiske hvirvler produceret af deres linse. De planlægger også at udføre systematiske afprøvninger af linsens evne til at korrigere synet hos mennesker for omfattende at fastslå dens ydeevne og fordele under virkelige forhold.
Derudover undersøger de muligheden for at anvende konceptet på receptpligtige briller, som potentielt kan give brugerne klart udsyn over flere afstande.
"Denne nye linse kan markant forbedre folks synsdybde under skiftende lysforhold," sagde Simon.
"Fremtidig udvikling med denne teknologi kan også føre til fremskridt inden for kompakte billedteknologier, bærbare enheder og fjernmålingssystemer til droner eller selvkørende biler, hvilket kan gøre dem mere pålidelige og effektive."
Flere oplysninger: Laurent Galinier et al., Spiral Diopter:Freeform Lenses With Enhanced Multifocal Behavior, Optica (2024). DOI:10.1364/OPTICA.507066
Leveret af Optica
Varme artikler
-
Nyt materiale konverterer infrarødt lys til synligt lys (opdatering)Milliarder molekylære pærer, drevet af usynlige infrarøde fotoner, generere synligt lys. Kredit:Melissa Ann Ashley Columbia University forskere, i samarbejde med forskere fra Harvard, det er lykke -
Nysvagter kunne gøre fly med fuld kapacitet sikrere mod spredning af COVID-19Kredit:University of New Mexico Den igangværende COVID-19-pandemi har betydeligt reduceret antallet af mennesker, der er villige til at flyve på grund af sikkerhedsproblemer, og for at lette frygt -
Teamet forbedrer polar fusion neutron kilder til direkte drev til brug i laser eksperimenterDette er repræsentativt for de kapsler, der bruges i Orange og Cutie designs. Kredit:Lane Carlsen/General Atomics. Forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) og Laboratory for Lase -
Et stopur til nanofluider:NIST indgiver foreløbigt patent på mikroflowmeterNærbillede af et mikroflow-system med rødt farvestof i væskekanalen. Kredit:NIST National Institute of Standards and Technology (NIST) har indgivet en foreløbig patentansøgning om et mikroflowmåle
- Dyr døde i giftig suppe under Jordens værste masseudryddelse:En advarsel for i dag
- Undersøgelsen afslører en enorm negativ indvirkning på EU's bosættelsesordninger
- Forsker bruger nanosilica til at styrke beton (m/ video)
- Her er hvad vi skal lære af døde fremmede civilisationer, ifølge forskere
- Forskere udvikler banebrydende teknik til ikke-invasiv elektronmikroskopi til bløde materialer
- Vejrforstyrrelser fremskynder smeltningen af havis