スマートフォンは現在、画面の穴やノッチ、カメラ光学系を収めるための背面の突起など、機能性を犠牲にして美観を犠牲にする醜いデザイン要素に悩まされています。しかし、ユタ大学の研究チームが開発した極めて薄いカメラレンズのおかげで、これらの突起はまもなく解消されるかもしれません。
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比較すると、今日のスマートフォンカメラに使われているレンズ素子は、光を集めて小さなセンサーに焦点を合わせるのですが、その厚さは数ミリです。大したことないように思えるかもしれませんが、高性能なスマートフォンカメラは複数の素子を使っており、その厚みはすぐに大きくなり、薄型のスマートフォンではそれらを全て収容するスペースが足りなくなってしまいます。これが、カメラの隆起がトレンドになっている理由です。しかし、ユタ大学の電気工学とコンピュータ工学の研究者チームは、わずか数ミクロンの厚さの新しいタイプの光学レンズの開発に成功しました。これは、今日のスマートフォンに使われているレンズの約1000分の1の薄さ、約100分の1の軽さです。
カメラレンズの曲面形状は、十分な光とシーン全体を1枚の写真に捉えて曲げるために非常に重要であるにもかかわらず、どのようにそれが可能なのでしょうか。米国科学アカデミー紀要に掲載された新しい研究論文で詳述されているように、このレンズは世界中で稼働している巨大な太陽炉に似たアプローチを採用しています。製造が法外に高価で困難な巨大な単一の反射要素の代わりに、これらの炉は、それぞれがさまざまな特定の角度で配置された多数の小さな反射器を使用して、中央のタワーに光を反射します。1つだけではそれほど多くの熱を発生しませんが、数百個集まると華氏6,330度にも達する高温が発生します。
研究者たちが開発したレンズは、実際には無数の微細な微細構造で構成されており、人間の目には見えません。これらの微細構造は、それぞれが光を曲げてカメラのセンサーへと導くように戦略的に配置されています。これらが全て連携することで、単一の曲面要素と同じ効果を生み出します。レンズの製造には、新たな製造プロセス、新たなポリマー、そして各微細構造の形状と位置を計算するためのカスタムアルゴリズムの開発も必要でした。しかし、完成したレンズは完全に平坦で、軽量なプラスチックで作ることができます。大きなレンズが前面にぶら下がったままカメラを持ち歩いた経験があれば、このメリットだけでも十分に理解できるでしょう。
この新しい画像処理技術は、カメラの突起をなくすだけでなく、筐体内部のスペースをさらに広げ、前面カメラと背面カメラの両方を配置することで、スマートフォン全体の薄型化と小型化にも貢献する可能性があります。また、偵察ドローンの飛行時間も向上し、任務中に重い広角レンズや望遠レンズを持ち運ぶ必要がなくなるでしょう。さらに、プロの写真家はバズーカ砲のような大型カメラを持ち歩く必要がなくなるかもしれません。
さて、あの醜い画面のノッチを取り除く方法も考え出そうとしている研究者がいることを祈るばかりだ。
