Objectieven voor camera's zijn ingewikkelde elementen omdat lenssystemen licht in verschillende richtingen doen uitwaaieren waar ook chromatische aberraties vandaan komen. Met een platte lens van slechts enkele microns dik denken onderzoekers van de Columbia University dit op te kunnen lossen.
Licht gaat op verschillende manieren door materialen heen, waardoor het afbuigt als het door glas heen gaat, denk aan een prisma. Stuur je daar wit licht doorheen, dan zie je aan de andere zijde alle kleuren van de regenboog. Dit gebeurt ook in lenssystemen, daarom bestaan objectieven vaak uit meerdere lenzen om dat uitwaaieren van kleuren zo veel mogelijk tegen te gaan. Met andere woorden: een normale lens kan niet op verschillende kleuren tegelijk focussen door die verspreiding.
Het team van Columbia heeft een systeem bedacht met een platte lens waarmee het mogelijk is meerdere kleuren tegelijk te focussen, ongeacht de polarisatie zonder dat er extra elementen nodig zijn.
Meta-atomen
De lens is 1 micron dik en bestaat uit een oppervlak met ‘meta-atomen’. Elk meta-atoom heeft een grootte van slechts een fractie van de golflengte van licht. Het vertraagt als het ware het licht van verschillende golflengtes met verschillende groottes, waardoor al het licht tegelijk op het focuspunt terechtkomt.
De structuur bestaat uit een patroon dat lijkt op een fresnellens en de onderzoekers konden zo dezelfde functionaliteit bereiken als bij een veel groter lenssysteem. Het uiteindelijke doel is natuurlijk om lenssystemen overal te vervangen, al moeten er nog wel enige problemen overwonnen worden. Zo reflecteert de lens nog veel licht in verkeerde richtingen, maar dit denken de onderzoekers te kunnen ondervangen.
Dit type lens kan gewoon geproduceerd worden met wafer-systemen, waardoor de productie vrij makkelijk is en geen nabewerking vereist van slijpen en polijsten. In feite gaat het om een laag aan nanostructuren in plaats van meerlaagse chips.
