8.11.2016

Пристрій “Маскування” Використовує Звичайні Лінзи, Щоб Приховати Об’єкти у Всьому Діапазоні Кутів

Original: http://www.rochester.edu/newscenter/watch-rochester-cloak-uses-ordinary-lenses-to-hide-objects-across-continuous-range-of-angles-70592/

University of Rochester

Newscenter

25 вересня 2014 року

student place his face behind a round cloaking device and his eye appears to disappear

Докторант Джозеф Чой зображений зі спрямованим у різні напрямки “ідеальним параксіальним” засобом приховування з 4 лінзами.

Натхненні, можливо, плащем-невидимкою Гаррі Поттера, учені нещодавно розробили кілька способів – деякі прості, а деякі з участю нових технологій, щоб приховати об’єкти від зору. Остання розробка в Університеті Рочестера не тільки долає деякі обмеження попередніх пристроїв, але й використовує недорогі, легкодоступні матеріали в конфігурації нового пристрою.

“Існує багато високотехнологічних підходів до маскування і основна їх ідея – узяти світло і він проходить навколо щось, наче вона не існує, часто з використанням високих технологій або екзотичних матеріалів”, – сказав Джон Хауелл, професор фізики в університеті Рочестера. Відмовившись від спеціалізованих компонентів, Хауелл і аспірант Джозеф Чой розробили комбінацію з чотирьох стандартних об’єктивів, який утримує об’єкт, прихований, як глядач переміщається на кілька градусів в сторону від оптимального положення перегляду.

“Це перший пристрій, яке ми знаємо, що можемо зробити тривимірну, безперервно різноспрямований маскування, яка працює для передачі променів у видимій області спектра”, – сказав Чой, аспірант Інституту оптики Рочестера.

Багато конструкцій клоакинг працюють добре, коли ви дивитеся на об’єкт прямо, але якщо ви рухаєтеся ваша точка зору, навіть трохи, об’єкт стає видимим, пояснює Хауелл. Чой додав, що попередні пристрої клоакинг можуть також викликати фоновий зрушення різко, що робить його очевидним, що маскує пристрій присутній.

animated gif of hand moving behind cloaking lensДля того, щоб як маскувати об’єкт і залишити фон в спокої, дослідники визначили тип об’єктива і потужність, необхідну, а також точну відстань, щоб відокремити чотири лінзи. Щоб перевірити свій пристрій, вони помістили в плащі об’єкт в передній частині фону сітки. Як вони дивилися через лінзи і змінили їх кут огляду, рухаючись з боку в бік, сітка зміщується відповідним чином, як ніби маскує пристрій там не було. Там не було ніякого розриву в сітці ліній позаду замаскованого об’єкта, в порівнянні з фоном, а розміри сітки (збільшення) збігаються.

Рочестер плаща можна масштабувати до такого розміру, як розмір лінз, що дозволяє досить великих об’єктів, щоб бути одягнена. І, на відміну від деяких інших пристроїв, це широкосмуговий доступ тому вона працює для всього видимого спектру світла, а не тільки для певних частот.

2014-09-11_howell_cloaking_164_crop

Спрямований у різні напрямки “ідеальний параксіальний” засіб приховування з 4 лінзами. Із безлічі кутів зору рука залишається прихованою, , а сітка, яка відображається через пристрій, збігається із тлом на стіні (на відстані близько 2 м) за кольором, відстанню між елементами, зрушенням і збільшенням.//Фото: Дж. Адам Фенстер/Університет Рочестера

Їх проста конфігурація покращує на інших пристроях, що маскують, але це не є досконалим. “Цей плащ згинає світло і направляє його через центр пристрої, так що область на осі не може бути заблокована або прихована”, – сказав Чой. Це означає, що одягнена область має форму бублика. Він додав, що вони мають кілька складнішої конструкції, які вирішують цю проблему. Крім того, плащ має крайові ефекти, але вони можуть бути зменшені при використанні досить великі лінзи.

У новій роботі, надісланій до журналу Оптичний експрес (Optics Express) і доступній тут: arXiv.org [ОНОВЛЕННЯ 19 листопада 2014 р.: Роботу зараз опубліковано в журналі Оптичний експрес], Хауелл і Чой забезпечують математичний апарат для цього типу маскування, який може працювати при кутах до 15 градусів або більше. Вони використовують техніку, звану ABCD-матрика, яка описує, як світло викривляється при проходженні через лінзи, дзеркала або інші оптичні елементи.

2014-03-07_howell_cloaking_200_crop

Настроювання спрямованого в різні напрямки “ідеального параксіального” засобу приховування (вид зі сторони). Лазер показує шляхи, якими промені проходять через систему, і ділянки, які можуть бути використані для маскування об’єкта. // Фото: Дж. Адам Фенстер/Університет Рочестера

У той час як їх пристрій не зовсім, як плащ-невидимку Гаррі Поттера, Хауелл були деякі думки з приводу можливих застосувань, в тому числі з використанням маскування, щоб ефективно дозволити хірург “дивитися через його руки до того, що він насправді працює”, – сказав він. Ті ж самі принципи можуть бути застосовані до вантажівка, щоб дозволити водіям бачити через сліпі плями на їх транспортних засобах.

Хауелл став зацікавлений в створенні простих пристроїв з маскування від готових матеріалів під час роботи над проектом свято разом зі своїми дітьми. Разом зі своїм 14-річним сином і Чоєм він недавно опублікував роботу про певні можливості, а також продемонстрував просте маскування із дзеркалами, яке маги могли б використовувати, у короткому відео.

Щоб побудувати власний засіб приховування Рочестера, виконайте такі прості кроки:

lens diagram

Для свого демонстраційного засобу приховування дослідники використали 50-мм ахроматичні дуплети з фокусною відстанню f1 = 200 мм та f2 = 75 мм

  1. Придбайте 2 набори із 2 лінз із різною фокусною відстанню f1 та f2 (загалом 4 лінзи, 2 з фокусною відстанню f1 і 2 з фокусною відстанню f2)
  2. Розділіть перші 2 лінзи на суму їх фокусних відстаней (так, лінза f1 перша, а f2 – друга, і вони розділені t1= f1+ f2).
  3. Зробіть те саме на кроці 2 для інших двох лінз.
  4. Розділіть ці 2 набори на t2=2 f2 (f1+ f2) / (f1 f2), щоб дві лінзи f2 були розділені t2.

ПРИМІТКИ:

  • Ахроматична лінзи забезпечують найкращу якість зображення.
  • Лінзи Френеля можуть бути використані для зменшення загальної довжини (2t1+t2)
  • Менша загальна довжина повинна знизити крайові ефекти і збільшити діапазон кутів.
  • Для більш легкого, але менш ідеального засобу маскування ви можете спробувати засіб із 3 лінзами в роботі.

Стосовно цього пристрою маскування заявлені права на патент. Будь ласка, за додатковими відомостями зверніться до UR Ventures.

Автор і контактна особа:

Тел.: 585.276.4061

Ел. пошта: david.barnstone@rochester.edu

About The Author

admin

Comments are closed.