나선형 렌즈는 다양한 거리와 조명 조건에서도 선명한 시야를 제공합니다.

연구원들은 다양한 조명 조건에서 다양한 거리에서 선명한 초점을 유지하는 나선형 모양의 렌즈를 개발했습니다. 새로운 렌즈는 시력 교정에 사용되는 누진 렌즈와 매우 유사하게 작동하지만 이러한 렌즈에서 일반적으로 나타나는 왜곡이 없습니다. 이는 콘택트 렌즈 기술, 백내장용 안구내 임플란트 및 소형 영상 시스템을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

LP2N(포토닉스, 수치 및 나노과학 연구소) 공동연구실(LP2N)의 버트란드 사이먼(Bertrand Simon)은 “기존 다초점 렌즈와 달리 우리 렌즈는 넓은 범위의 조명 조건에서 우수한 성능을 발휘하며 동공의 크기에 상관없이 다초점성을 유지한다”고 말했다. d’Optique 대학원, 보르도 대학교, 프랑스 CNRS. “잠재적인 임플란트 사용자나 노인성 원시가 있는 사람들에게 지속적으로 선명한 시야를 제공하여 잠재적으로 안과학에 혁명을 일으킬 수 있습니다.”

~ 안에 광학, Optica Publishing Group의 영향력 있는 연구 저널에서 연구원들은 나선형 디옵터라고 부르는 새로운 렌즈에 대해 설명합니다. 나선형 기능은 하나의 렌즈에 여러 개의 렌즈를 장착한 것과 마찬가지로 많은 별도의 초점을 생성하는 방식으로 배열됩니다. 이를 통해 다양한 거리에서도 선명하게 볼 수 있습니다.

“안과 용도 외에도 이 렌즈의 단순한 디자인은 소형 이미징 시스템에 큰 이점을 줄 수 있습니다.”라고 Simon은 말했습니다. “추가 광학 요소 없이 다양한 깊이에서 이미징을 수행할 수 있는 방법을 제공하는 동시에 이러한 시스템의 디자인과 기능을 간소화할 것입니다. 이러한 기능은 렌즈의 다초점 특성과 결합되어 고급 이미징 응용 분야에서 깊이 인식을 위한 강력한 도구를 제공합니다.”

빛의 소용돌이 만들기

나선형 렌즈 디자인에 대한 영감은 논문의 첫 번째 저자인 프랑스 SPIRAL SAS의 Laurent Galinier가 환자의 심각한 각막 변형의 광학적 특성을 분석할 때 나왔습니다. 이로 인해 그는 물이 하수구로 내려가는 것처럼 빛을 회전시키는 독특한 나선형 디자인의 렌즈를 개념화하게 되었습니다. 광학 소용돌이로 알려진 이 현상은 여러 개의 명확한 초점 포인트를 생성하여 렌즈가 다양한 거리에서 명확한 초점을 제공할 수 있도록 합니다.

Galinier는 “광학 소용돌이를 생성하려면 일반적으로 여러 개의 광학 구성 요소가 필요합니다.”라고 말했습니다. “그러나 우리의 렌즈는 광학 소용돌이를 표면에 직접 만드는 데 필요한 요소를 통합합니다. 광학 소용돌이를 생성하는 것은 번성하는 연구 분야이지만 우리의 방법은 프로세스를 단순화하여 광학 분야에서 상당한 발전을 이루었습니다.”

연구원들은 고급 디지털 가공을 사용하여 고유한 나선형 디자인을 높은 정밀도로 성형하여 렌즈를 만들었습니다. 그런 다음 검안사의 조명 보드에 사용되는 것과 매우 유사한 디지털 ‘E’를 이미지화하는 데 렌즈를 사용하여 렌즈의 유효성을 검증했습니다. 저자는 사용된 조리개 크기에 관계없이 이미지 품질이 만족스럽게 유지되는 것을 관찰했습니다. 그들은 또한 본질적으로 광축 주위의 권선 수인 토폴로지 전하를 조정함으로써 광학 소용돌이가 수정될 수 있음을 발견했습니다. 또한 렌즈를 사용한 자원봉사자들은 다양한 거리와 조명 조건에서 시력이 눈에 띄게 향상되었다고 보고했습니다.

학문을 넘나들며

새로운 렌즈를 실현하려면 학제간 협업을 통해 직관적으로 제작된 디자인과 고급 제조 기술을 결합해야 했습니다. 사이먼은 “직관적인 발명가가 처음 고안한 나선디옵터 ​​렌즈는 광학 과학자들과의 집중적인 연구 협력을 통해 과학적으로 입증됐다”고 말했다. “그 결과 고급 렌즈를 만드는 혁신적인 접근 방식이 탄생했습니다.”

연구자들은 이제 렌즈에 의해 생성된 독특한 광학 소용돌이를 더 잘 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 또한 실제 조건에서 렌즈의 성능과 장점을 종합적으로 확립하기 위해 사람들의 시력을 교정하는 렌즈의 능력에 대한 체계적인 시험을 수행할 계획입니다. 또한 그들은 이 개념을 처방 안경에 적용하여 잠재적으로 사용자에게 여러 거리에 걸쳐 선명한 시야를 제공할 수 있는 가능성을 모색하고 있습니다.

“이 새로운 렌즈는 변화하는 조명 조건에서 사람들의 시야 깊이를 크게 향상시킬 수 있습니다.”라고 Simon은 말했습니다. “이 기술의 향후 개발은 드론이나 자율주행차를 위한 소형 이미징 기술, 웨어러블 장치 및 원격 감지 시스템의 발전으로 이어질 수 있으며 이를 통해 더욱 안정적이고 효율적으로 만들 수 있습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240208122046.htm