Technologie výroby objektivů prošla velkým vývojem, stále je ale velmi obtížné sestrojit velmi kompaktní sklo, zejm. pokud chceme zachovat vysokou světelnost. Řešení tohoto problému přináší tzv. metaobjektiv.
Konstrukce objektivu bývá často velmi složitá, vyžaduje řadu různě zaoblených optických členů, jimiž musí světlo projít, než se dostane ke snímači.Stačí drobná odchylka při montáži a vznikne optická vada.
Součástí optické konstrukce jsou sice členy, která mají tyto chyby korigovat, nicméně i tak ve větší či menší míře objektivy různé vady vykazují – např. barevnou vadu, geometrické zkreslení, vinětaci.
Výzkumníci z Harvardské školy inženýrství a aplikovaných věd zveřejnili závěry výzkumu, v němž představili ultratenký planární objektiv. Mezi jeho výhody by kromě minimálních rozměrů měla patřit minimalizace výše zmíněných vad a vysoká rozlišovací schopnost.
O co vlastně jde? V podstatě se jedná o praktické využití moderních nanotechnologií. Metaobjektiv sestává z velmi tenké vrstvy z oxidu titaničitého (široké kolem 400 nanometrů), která je označována jako „metapovrch“. Nanočástečky dokážou ohýbat pronikající světlo stejně jako klasické optické konstrukce a pracovat v celém viditelném barevném spektru, čili pokrýt všechny barvy od červené přes modrou až po zelenou.
Metaobjektiv má vysokou numerickou aperturu (neboli dokáže pojmout světlo v širokém úhlu) a rozlišovací schopnost, neboť dokáže směrovat světlo do bodu menšího, než je samotná vlnová délka světla.
Ilustrace ultratenkého planárního objektivu. Metaobjektiv dokáže směrovat proudící světlo do bodu menšího, než je vlnová délka světla
Jednoduchá konstrukce s sebou přináší výhodu jednoduché a levné, resp. levnější než u klasický objektivů, výroby, kterou by měly zvládnout firmy vyrábějící mikročipy a integrované obvody. Jak praví jeden z autorů výzkumu Wei Ting Chen: „Náš objektiv lze vyrobit v jediném kroku – stačí jedna vrstva litografie a máte vysoce výkonný objektiv.“ A jak bylo řečeno výše, odpadají také klasické optické vady, které s sebou nese složitá optická konstrukce objektivu. Ve výsledku by měl „metaobjektiv“ zprostředkovat maximálně ostrý a čistý obraz.
Celá studie je k dispozici ZDE.
Prakticky lze tento koncept využít v mnoha odvětvích – při výrobě mikroskopů, fotomobilů, nositelné elektroniky, v oblasti virtuální nebo rozšířené reality. V této chvíli je sice tato technologie v plenkách, nicméně je velmi pravděpodobné, že se velmi brzy dočkáme praktického využití.
Do jaké míry zasáhne tento koncept charakter objektivů, jak jej známe dnes, je ve hvězdách. Autoři výzkumu jsou si jisti, že pro své výhody a levnější výrobu nebude praktická realizace dlouho trvat. Patent na „metaobjektiv“ už byl podán a skupina výzkumníků z Harvardu hledá komerční příležitosti, kde svůj „vynález“ uplatnit.