واقعیت افزوده و واقعیت مجازی سبک و کم‌حجم با کمک متا لنزهای عجیب و خلاقانه

لنز جدید و پیشرفته‌ای تولید شده است که می‌تواند عینک‌های واقعیت افزوده را سبک‌تر و راحت‌تر کند تا برای کاربران ایجاد مزاحمت نکند؛ به طوری که با فناوری انقلابی خود می‌تواند جایگزین نمایشگرهای پیچیده شود.

این متا لنز، به جای استفاده از چندین لنز معمولی برای تمرکز بر رنگ‌های مختلف نور، بر ساختارهای نانو تکیه دارد و تنها با یک لنز و سطح صاف این کار را در عینک های واقعیت افزوده انجام می‌دهد. البته، در حال حاضر، اینها در حد تئوری و فرضیه هستند تا عملی. بنابراین، راه زیادی تا به واقعیت پیوستن آن پیش رو قرار دارد.

با این که پیشرفت‌های جدید در هدست‌های واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) آنها را تا حد زیادی کوچک، سبک و کم‌حجم کرده اما اپتیکال‌های لازم ناچاراً قوانین فیزیک را دچار اختلال کرده است. این لنزها برای کار کردن باید بر طیف مرئی کامل و نور سفید متمرکز شوند اما مشخصه‌های متفاوت هر طول موج نور این کار را با سختی‌های زیادی گره زده.

طول موج نور آبی برای عبور از شیشه کوتاه‌تر از طول موج نور قرمز است و به طور همزمان به چشم نخواهند رسید که نتیجه آن انحراف رنگ خواهد بود. تا کنون تنها راه برای حل کردن این معضل استفاده از چندین لنز با ضخامت، مواد و انحنای متفاوت و همین طور دستکاری‌های خاص در زمانی بود که اینها در زمان اتصال با هم قرار بود عملکرد نوری مشابهی در تمامی طول موج‌های نور داشته باشند. به همین علت، در این فرایند نیاز به بسته حجیم‌تر و سنگین‌تری احساس می‌شد.

محققان دانشگاه علوم کاربردی و مهندسی هاروارد بر این باورند که مشکل نیاز به سوار کردن چندین لنز دیگر برطرف شده است. راهکار آنها به متا لنز بستگی دارد؛ سطح صافی که از ساختارهای نانو برای متمرکز کردن نور و پرهیز از انحراف رنگ به کار می‌رود. با این که این فناوری جدید نیست اما اولین باری است که متا لنز با قابلیت مشاهده کل محدوده نور مرئی به نمایش گذاشته می‌شود.

متالنزها باریک هستند، به آسانی ساخته می‌شوند و از نظر هزینه نیز بسیار مقرون به صرفه‌اند.

کلید اصلی “حل مشکل سطح” است. آرایشی از نانوفین‌های دی اکسید تیتانیوم که برآمدگی‌های کوچکی روی سطح هستند برای تمرکز بر طول موج‌های نور به کار می‌روند با تغییر دادن ارتفاع، شکل، عرض و فاصله نانوفین‌ها و سپس جفت کردن آنها برای کنترل ضریب شکست و بنابراین تأخیر نوری که به میزان طول موج‌های متفاوتی عبور می‌کند، یک لایه ساده می‌تواند تمام این طول موج‌ها را انجام دهد و در آن واحد به یک نقطه کانونی برسد.

با ترکیب دو نانوفین در یک عنصر، می‌توان سرعت نور در موادی که ساختار نانو دارند را تنظیم کرد تا این اطمینان حاصل شود که تمامی طول موج‌ها با استفاده از یک متا لنز در محیط مرئی بر یک نقطه تمرکز می‌کنند. همین امر منجر به کاهش ضخامت و ساده شدن طراحی در مقایسه با ترکیب استاندارد لنزهای چشمی می‎شود.

چالش بعدی دیگر تطابق طول موج کاملی که چشم انسان قادر به دیدن آن است خواهد بود. علاوه بر این، ابعاد متا لنز بیشتر خواهد شد تا برای هدست‌های واقعیت افزوده و واقعیت مجازی و دوربین‌ها کاربردی باشد.