1740840720
2025-03-01 13:00:00
何世紀にもわたって、望遠鏡が依存してきました 湾曲したガラスレンズ 光を曲げて、宇宙を焦点にします。効果的ですが、これらの従来のレンズには大きな欠点があります。より強力なほど、より強力で重くなります。この制限は、重量とサイズが重要な要因である宇宙ベースの望遠鏡と衛星にとって長い間課題でした。
現在、からのエンジニアチーム ユタ大学 開発しました 革新的なフラット望遠鏡レンズ これは、遠くのオブジェクトからかすかな星明かりを検出しながら、色を正確にキャプチャします。この軽量でコンパクトな光学的ブレークスルーは、宇宙探査を変換し、将来の望遠鏡をより薄く、より鋭く、より効率的にすることができます。
伝統的な望遠鏡のレンズの問題s
レンズが動作します 曲げ灯 遠くのオブジェクトを拡大します。倍率が強いほど、光を適切に焦点を合わせるためにレンズが曲がる必要があります。これは小さなカメラや裏庭の望遠鏡では問題ではありませんが、天文レンズは、遠い銀河や脱aplanetsから十分な光を収集するために大きくなければなりません。
これが、天文台や宇宙望遠鏡のような理由です ハッブル そして、ジェームズ・ウェッブは、伝統的なレンズの代わりに大きな湾曲した鏡に依存しています。ミラーは軽く、同等のレンズよりも薄くなる可能性があるため、深いスペースのイメージングに最適です。ただし、フラットレンズは、従来の光学系のパワーと重量とサイズの大幅な減少を組み合わせた潜在的な代替手段を提供する光学エンジニアにとって長い間夢でした。
これまで、既存のフラットレンズは色の歪みに苦労してきました。フレネルゾーンプレート（FZP）の1つのタイプは、同心円状の尾根を使用して光を焦点を合わせますが、わずかに異なる角度で異なる波長を曲げ、色素異常につながるため、真の色を生成できません。
それがこの新しい場所です ユタ大学デザイン ゲームを変更します。
色の精度を維持する革新的なフラットレンズ
ブレークスルーは、Rajesh Menon教授と彼のチームによって開発された新しいタイプのマルチレベルの回折フラットレンズから来ています ユタ大学の研究室 光学的ナノテクノロジー用。
「当社の計算手法は、目に見えるスペクトル全体に光を集中できる大きな開口部を備えたマルチレベルの回折フラットレンズを設計できることを示唆しており、実際に作るためにユタナノファブにリソースがあります。」 メノンは言った。
「非常に大きなデータセットで複雑な計算上の問題を解決することを伴う、目に見えるものから近赤外まで、非常に大きな帯域幅にわたるこれらのレンズのパフォーマンスをシミュレートする」と研究者は説明した。 Apratim Majumder、研究の主著者。
これらの顕微鏡的インデントのサイズと間隔を慎重に制御することにより、チームは、f/2アパーチャで100 mmの直径のフラットレンズを作成することができ、従来の湾曲した光学系に匹敵する精度で光を集中させることができました。
研究者のフラットレンズの微視的なインデントの同心円状の環は、すべての波長の光を同時に焦点にするように最適化されています。クレジット：ユタ大学メノンラボ
フラットレンズのテスト：太陽と月の見事な画像
彼らの力を示すために フラットレンズ、研究者は、天体写真撮影の標的でそれをテストし、太陽と月の画像をキャプチャしました。結果は、鋭く、色が伴う画像を示し、レンズが従来の望遠鏡光学系の実行可能な代替手段になる可能性があることを証明しました。
この成功したデモンストレーションは、宇宙望遠鏡、衛星、空中天文台のための軽量でフルカラーのイメージングシステムへの主要なステップです。
「私たちのデモは、空気と空間ベースの望遠鏡で使用するためのフルカラー画像をキャプチャする能力を備えた、非常に大きな口径の軽量レンズを作成するための足がかりです。」 マジャムは言った。
#最初の平らな望遠鏡レンズは色と遠くの星明かりをキャプチャします