Инновационная конструкция пареокулярных элементов обеспечивает одновременную фокусировку на дальних и ближних объектах

Новости МирТесен

Разработанные французскими учеными линзы спиральной формы, созданные с использованием метода проектирования свободной формы, обеспечивают четкость изображения как на близком, так и на дальнем расстоянии, а также при различных условиях освещения. Данное достижение открывает новые возможности для развития оптики.

В нормальном состоянии хрусталик глаза фокусирует световой луч на сетчатке, обеспечивая четкое зрение. Однако при нарушениях зрения фокус смещается ближе или дальше от сетчатки, что приводит к размытости изображения. Коррекционные линзы, широко применяемые для улучшения зрения, как правило, имеют одну фокусную точку. Помимо этого, разработаны многофокусные линзы, которые обладают разными фокусными точками: верхняя часть предназначена для зрения на дальние расстояния, а нижняя – для фокусировки на близких объектах.

Многофокусность достигается путем применения рассеивающих или преломляющих элементов, однако их зависимость от размера зрачка создает трудности, особенно при ярком освещении, когда активно работают колбочки сетчатки. Новая конструкция линз предлагает альтернативу для улучшения качества изображения в разных фокусных областях. Исследование опубликовано в журнале Optica.

Эти линзы позволяют настраивать фокус и глубину резкости, изменяя лишь несколько параметров их конструкции. В их основе лежит спиралевидная структура, которая обеспечивает распределение оптической силы. При прохождении света через линзу формируются оптические вихри — световые потоки, вращающиеся подобно воде в трубе. Это приводит к формированию двух оптических полей, сходящихся в разных областях, создавая эффект мультифокальности.

Оценку четкости новых линз проводили с использованием стандартной методики – определения резкости букв на световой доске. Участники исследования отметили, что изображения выглядят четкими на разных расстояниях и при различной освещенности. Тем не менее, разработанный дизайн имеет недостатки. На всех расстояниях не удается добиться идеально четкого изображения: в то время как традиционные линзы обеспечивают высокую резкость на определенном расстоянии, но становятся размытыми на другом, «спиральные» линзы уменьшают эту разницу, позволяя пользователям видеть достаточно хорошо на всем диапазоне, хотя и не обеспечивая максимальной резкости, характерной для обычных линз.

Представленный прототип позволяет создавать мультифокальные приборы с расширенным диапазоном фокусировки без применения сложных оптических схем, которые обычно используются для достижения этой цели. Например, в сфере смешанной реальности системы отображения должны адаптироваться к расстоянию до объектов, создаваемых визуально. Традиционные методы предполагают использование динамических систем адаптации, что усложняет конструкцию устройств. Однако спиралевидные линзы с большой глубиной резкости предлагают пассивное, экономичное и простое в реализации решение.

Новые технологии найдут применение не только в офтальмологии, но и способны улучшить работу носимых устройств, а также системы машинного зрения, используемые в дронах и автономных автомобилях, повысив их надежность и эффективность.