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可変、自由形状プレーナオプティクス

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July, 30, 2019, Paris--光を電子デバイス、あるいはコンピュータで操作することは、はたで見るほど簡単ではない。特に小さかったり、限定空間の場合である。
 ミリメートル厚の携帯電話、微小な顕微鏡、あるいは医療内視鏡の遠位末端に、調整可能なズームレンズを構築するには、全光スペクトルを扱え、ミリ秒以内で電気的に成形できる複雑なレンズが必要になる。
 「可変、自由形状平面オブティクス」で、Institute La VisionのP. Betoの研究チームは、いかなる機械的動作も使わずに光を操作する調整可能(チューナブル)技術を実証し、これをスマートレンズと呼んでいる。最適化されたマイクロメートルサイズの抵抗を電流が流れると、抵抗を保持している透明ポリマプレートの光学特性を熱が局所的に変える。蜃気楼が熱い空気を通るときに遠くの湖が見えるのと同じように、マイクロスケールの熱い領域が光を逸らすことができる。ミリ秒以内に、簡素なポリマスラブがレンズになり、また元に戻る。小さな、マイクロメートルサイズのスマートレンズの加熱、冷却は、最小消費電力で、素早い。研究チームによると、レンズはアレイで製造可能であり、大きな距離差がある位置の複数の対象が同じ画像の中にはっきりと見えることを証明した。これには、それらの前面に存在するスマートレンズを作動したもので、たとえカラーでも可能である。
 熱の拡散と光伝搬をモデリングすることで研究チームは、単純なレンズをはるかに超えるために、自然選択の法則からヒントを得たアルゴリズムを使い、複雑な光学デバイスを最適化できることを示している。適切に設計された抵抗は、選択した方向に光を逸らし、もう一つは光曲げてリング状にし、あるい他の特殊形状にする。適切な抵抗がポリマ上にインプリントされると、ポリマは思い通りに作動し、あるいは動作を停止する。こうして所与の「自由形状」を生成し、目に見える欠陥、つまり光学機器の収差を補正する。最も重要な点は、熱的計算および光学的計算が一旦完了すると、ポリマに透明の抵抗を大量インプリントが非常に低コストでできることである。ハイエンドの技術システムや簡単なコンシューマ志向イメージング機器向けにも利用できる。