عدسات "الميتا-لينس" تقلل وزن أجهزة التصوير الفضائية

(MENAFN- Al-Bayan) ">لم يعد ((سمك)) عدسة الكاميرا مقياساً للجودة. ففي إنجاز علمي سيُحدث ثورة في كل جهاز تصوير نعرفه، أعلن فريق بحثي مشترك من جامعة واشنطن وجامعة برينستون عن تحقيق اختراق طالما اعتُبر مستعصياً في عالم البصريات: تصميم عدسة فائقة التسطح (Meta-lens) قادرة على التقاط صور ومقاطع فيديو ملونة عالية الجودة باستخدام فتحة عدسة كبيرة، وهي ميزة كانت حكراً على العدسات الزجاجية الضخمة.

هذا الإنجاز، الذي نُشر في مجلة Nature Communications، يُبدد افتراضاً سائداً منذ عقود بأن العدسة المعدنية الواحدة لا يمكنها التغلب على ((الزيغ اللوني)) دون التضحية بحجم فتحة العدسة.

اعتمدت الكاميرات التقليدية، سواء في الهواتف الذكية أو الكاميرات الاحترافية، على نظام من العدسات الانكسارية المنحنية المتعددة لتصحيح تشوه الألوان وضمان تركيز جميع ألوان الطيف في نقطة واحدة. هذا هو السبب وراء تضخم أبعاد الكاميرا. لكن الفريق البحثي، بقيادة الدكتورة أركا ماجومدار (جامعة ويسكونسن) والدكتور فيليكس هايد (جامعة برينستون)، مع المؤلفين الرئيسيين يوهانس فروخ وبراينيث تشاكرافارتولا، تمكن من تجاوز هذه العقبة عبر ابتكار عدسة معدنية فائقة التسطح يبلغ سمكها الفعلي ميكروناً واحداً فقط، وإجمالي سمكها على قاعدتها الداعمة لا يتجاوز 300 ميكرون (ما يعادل أربع شعرات بشرية). هذا يجعلها أصغر وأخف بمئات المرات من الأنظمة التقليدية.

كسر الحد الأقصى

كانت المشكلة الكبرى هي ((الزيغ اللوني))، الذي يمنع العدسات المعدنية من العمل بفتحات عدسة كبيرة (التي تسمح بدخول المزيد من الضوء وتحسن السطوع). تحدى فروخ هذا الافتراض بقوله: ((كان يُفترض سابقاً أنه كلما كبر حجم المعدن، قلّت الألوان التي يُمكن تركيزها. لكننا تجاوزنا ذلك وتجاوزنا الحد الأقصى)).

لم يعالج الفريق المشكلة من زاوية بصرية بحتة، بل اتبعوا نهجاً تكاملياً بدمج العدسة مع نظام حاسوبي قوي مُدعّم بالذكاء الاصطناعي.

قال تشاكرافارثولا: ((تعاملنا مع هذا النظام كنظام متكامل. وهذا سمح لنا بالاستفادة من نقاط القوة التكاملية للبصريات والحوسبة... عملنا على تحسينها بشكل مشترك لتحقيق أقصى قدر من الأداء)).

تطبيقات غير محدودة

إن القدرة على تصغير نظام تصوير كامل إلى سمك لا يُرى تقريباً، مع الحفاظ على الجودة، تفتح آفاقاً واسعة، حيث يمكن للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الاستفادة فوراً من هذه العدسات لجعلها أكثر نحافة بكثير، أو لتحسين جودة التصوير دون إضافة حجم إضافي.

كما ستستفيد الأجهزة الطبية الدقيقة، مثل المناظير ومناظير الأوعية الدموية، من هذا التصميم الأصغر. يمكن للعدسة الميكرونية أن تسمح للأطباء بـ((رؤية أعمق وأدق)) داخل جسم الإنسان، ما يعزز دقة التشخيص بشكل غير مسبوق.

تُعد هذه العدسات مثالية للطائرات بدون طيار، السيارات ذاتية القيادة، والأقمار الصناعية، حيث يُشكل الوزن واستهلاك الطاقة قيوداً حاسمة. نظام تصوير خفيف وفعال سيغير معادلة المهام الفضائية.

تعاون جذري

يُعد هذا الاختراق ثمرة تعاون طويل الأمد بين الأستاذين ماجومدار وهايد، اللذين يمتلكان سجلاً حافلاً في دفع حدود البصريات. فقد سبق لهما وفريقهما تصغير حجم الكاميرا إلى حجم حبة الملح مع الحفاظ على صور واضحة، وتصميم كاميرا قادرة على التعرف إلى الصور بسرعة الضوء.

تؤكد هذه الدراسة مجدداً أن مستقبل التكنولوجيا يكمن في تقاطع المجالات، حيث تضافر جهود البصريات النانوية مع قوة الذكاء الاصطناعي والحوسبة قد حوّل ما كان يُعتبر ((مشكلة مستعصية)) إلى إنجاز تاريخي.

MENAFN11112025000110011019ID1110324820