Samsung, akademi iş birliğiyle yenilikçi bir Akromatik Metalens geliştirdi

Samsung Electronics, Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (POSTECH) iş birliğiyle yeni bir inovasyona imza attı. En yeni teknolojilerle lenslerin boyutu ve ağırlığı önemli ölçüde azaltılarak geliştirilen ve holografik ekranlarla birlikte kullanılabilen akromatik metalens, geleceğe yönelik yeni nesil ekranlarda daha az göz yorgunluğu ve yüksek çözünürlüklü görüntüler sunuyor.

Samsung Electronics ve Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (POSTECH) iş birliğiyle geliştirilen yenilikçi akromatik metalens hakkında detaylı bilgiler veren ortak bir araştırma makalesi, saygın akademik dergi Nature Materials’ta yayımlandı. “Geniş görüş alanlı holografik yakın göz ekranlar için rulodan plakaya yazdırılabilir RGB-akromatik metalens” başlıklı makale, Samsung ve POSTECH’in ortak ekibi tarafından yürütülen araştırmanın bulgularını içeriyor. Renk bozulmalarına neden olmayan akromatik bir metalens geliştiren ekip, çeşitli optik sapmaların üstesinden gelmek için bu çözümü holografik ekranlarla birleştirdi. Bu inovasyon, kompakt ve yüksek kaliteli holografik XR giyilebilir cihazlar ile kamera ve sensör uygulamaların önünü açacak.

Samsung Research ekibinden Dr. Seokil Moon ve POSTECH’ten Profesör Junsuk Rho çalışmaya liderlik ederken, POSTECH’ten araştırmacılar Minseok Choi, Joohoon Kim ve Kilsoo Shin de makalenin ortak yazarları olarak listelendi.

Akromatik metalens elde etmek için geleneksel tasarım anlayışının ötesine geçildi

Metalens, geleneksel dışbükey optik lenslere kıyasla boyutu ve kalınlığı büyük ölçüde azaltışmış, ışık kırınımını kontrol edebilen nano ölçekli yapılardan oluşan düz bir lenstir¹. Bu özellikleriyle, ekranlar ve kamera uygulamaları açısından yeni nesil bir optik bileşen olarak kabul edilmiştir ve on yılı aşkın bir süredir üzerinde araştırmalar yapılmaktadır. Avantajlarına rağmen metalensler, önemli görüntü bozulmalarına yol açan büyük ölçüde renk sapmaları² nedeniyle ürün geliştirmede teknik zorluklara neden olmaktadır.

Daha önce metalenslerde renk sapmalarını ortadan kaldırmaya yönelik çabalar, metastrüktürlerin tek tek bağımsız olarak tasarlanmasına ve daha sonra bunların bir alt tabaka üzerine monte edilmesine dayanıyordu. Sonuç olarak, tasarım aşamasında yapılar arasındaki karşılıklı ilişkiler göz ardı ediliyordu ve nihai mercekte renk sapmalarının tamamen azaltılması sağlanamıyordu. Araştırma ekibi, metalensler için geleneksel tasarım yaklaşımını yeniden ele aldı ve azalmayan renk sapmalarının üstesinden geldi. Ekip, tasarım aşamasında, tüm metastrüktürler arasındaki karşılıklı ilişkileri hesaplayarak ve bunları eşzamanlı olarak tasarlayarak, fabrikasyon sonrasında renk sapmalarını başarıyla ortadan kaldırdı.

Ekibin geliştirdiği akromatik metalens, renk sapmalarını ortadan kaldırmanın yanı sıra hem daha kısa bir odak uzaklığı elde ediyor hem de lensin boyutunu ve ağırlığını³ önemli ölçüde azaltıyor.

Tek lensle sağlanan daha yüksek çözünürlük ve daha az göz yorgunluğu

Metal lensler tipik olarak kromatik sapmanın ötesinde, farklı optik sapmalar da sergiler ve ekran boyutu arttıkça görüntü bozulması daha da kötüleşir. Bu sorunlar, geleneksel olarak birden fazla merceğin birleştirilmesiyle ele alınır. Ancak araştırma ekibi, tek bir akromatik metalensi holografik bir ekranla entegre ederek cihazdaki çeşitli optik sapmaları engellemeyi başardı. Böylece, bozulma olmadan geniş bir görüş alanı ve yüksek kaliteli görüntüler elde edildi.

Araştırma ekibi ayrıca teknik doğrulama yoluyla geleneksel optik lenslerin ve ekranların akromatik metal lenslerle ve holografik ekranlarla değiştirilmesinin, daha az göz yoran⁴ sanal görüntülerin sunulmasını sağlayan kompakt ve hafif sonuçlar verdiğini gösterdi. Yapılan çalışmaya ait bulguların, genişletilmiş gerçeklik (XR) özellikleriyle donatılanlar gibi sarmalayıcı medya cihazlarında kullanılması bekleniyor. Bulgular ayrıca, performansı artırmak ve cihaz boyutunu küçültmek için ekranlar, kameralar ve sensörler dahil olmak üzere çeşitli optik sistemlerde de kullanılabilecek.

Samsung, endüstri ile akademi arasında gerçekleşen iş birliği sayesinde, yenilikçi fikirlerin kavramsallaştırılmasından uygulanmasına kadar tüm süreçleri doğrulayarak geleceğin farklı optik sistemlerini geliştirme ve yeni nesil ekran teknolojileri sunma potansiyelini teyit etmiş oldu. Samsung, akademiyle ve sektör lideri diğer girişimlerle devam eden iş birlikleri aracılığıyla geleceği şekillendirecek çığır açan teknolojileri güvence altına almayı amaçlayan araştırma çabalarını sürdürecek.

[1] Dışbükey bir lens tipik olarak birkaç milimetreyi, hatta bazen bir santimetreyi aşabilen bir kalınlığa sahipken, metalensler çok daha incedir, kalınlığı genellikle 0,5 mm’yi geçmez.
[2] Renk saçaklanması olarak da bilinen kromatik sapma, bir lens tüm renkleri aynı noktaya odaklayamadığında ortaya çıkar ve fotoğraflardaki nesnelerin kenarları boyunca renkli saçaklar oluşturur.
[3] Daha önceki akromatik metalenslerle karşılaştırıldığında, bu araştırma, aynı odaklama gücünü (sayısal açıklık bakımından) korurken, boyut olarak 3 ila 5 kat daha büyük metalensler üretti.
[4] Holografik ekran kullanılarak sapmalar düzeltildikten sonra, görüntü kalitesi %13 oranında iyileşmiştir. Görüntü kalitesi, görüntü ve sinyal işlemede yaygın olarak kullanılan tepe sinyal-gürültü oranı (PSNR) kullanılarak ölçülmektedir.