(PhysOrg.com) -- Genom att dra fördel av de unika optiska egenskaperna hos material i nanoskala, forskare har designat en lins gjord av nanotrådar som kan omkonfigurera dess bildegenskaper utan någon elektronisk eller mekanisk kontroll. Linsen finns i två olika varianter, varav en kan möjliggöra zoomning med två olika förstoringar, medan den andra kan skapa stereoskopiska bilder som visar objekt i tre dimensioner med en enda, odelad lins. Dessa funktioner kan visa sig användbara för mikrobildsystem, som arbetar i en skala där traditionell zoomning och stereoskopisk bildteknik inte fungerar.

Forskarna, Ethan Schonbrun, Kwanyong Seo, och Kenneth B. Crozier från Harvard University har publicerat sin studie om de två nya omkonfigurerbara bildbehandlingssystemen i ett färskt nummer av Nanobokstäver .

För att bygga varje lins, forskarna använde nanotrådar med elliptiska, snarare än den vanliga sfäriska, tvärsnitt. För att göra nanotrådarna elliptiska, forskarna använde en kombination av elektronstrålelitografi och reaktiv jonetsning för att forma varje nanotråd. De elliptiska nanotrådarna uppvisade en tilltalande effekt som kallas "form dubbelbrytning, ” vilket betyder att informationen (eller i det här fallet, linsfunktioner) kan holografiskt kodas till optiska element genom att ändra polariseringen av inkommande ljus. Genom att använda denna effekt, forskarna kunde koda två olika linsinställningar i varje nanotrådarraylins.

"Vi har utvecklat en metod för att koda två distinkta linsfunktioner till ett enda optiskt element, ” berättade Schonbrun PhysOrg.com . "Kodningen är baserad på det polarisationsberoende svaret hos elliptiska nanotrådar av kisel i tvärsnitt."

Den första nanotrådslinsen har förmågan att förstora ett objekt med två olika förstoringar (1,12 och 0,59), eftersom de två olika ljuspolarisationerna bestämmer linsens brännvidd. På det här sättet, objektivet fungerar som fronten på ett icke-mekaniskt zoomsystem för små föremål som ligger några hundra mikrometer bort.

Den andra nanotrådslinsen har förmågan att spela in tredimensionella stereoskopiska bilder, en bedrift som vanligtvis kräver två objektiv placerade i olika vinklar eller åtminstone ett enda objektiv med delad bländare. I detta objektiv, brännvidden är densamma för båda polarisationerna av ljus, men den optiska axeln för varje lins ändras något beroende på polariseringen av inkommande ljus. De resulterande bilderna har parallax, som om linsen hade tagit bilder av objekten från två olika vinklar, även om objektivet i sig inte rör sig och inte har en delad bländare.

I var och en av dessa linser, egenskapen i fråga (förstoring och stereoskopi) kan ha en av två olika inställningar. I framtiden, forskarna förutspår att det kommer att vara möjligt att öka detta till tre inställningar, även om det kommer att kräva en ökning av antalet olika nanotrådsgeometrier.

Dessa linser i nanostorlek med omkonfigurerbara egenskaper kan ha tillämpningar i mikrooptiska bildsystem, där det traditionellt är svårt att dynamiskt justera bildegenskaper. Små kameror används allt mer inom medicin, till exempel för endoskopi, samt inom konsumentfotografering och maskinseende.

"Denna linsteknik skulle kunna implementeras i bildbehandlingsapplikationer som kräver få rörliga delar eller minskad strömförbrukning, sa Schonbrun. "I framtiden, vi planerar att integrera denna linsteknologi med polarisationsdiversitetsbaserade bildsensorer för att göra dessa system helt icke-mekaniska."

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.