حل معمای 2000 ساله که صنعت ساخت لنزهای نوری را متحول می‌کند

دانشمند مکزیکی با حل یکی از مسائل قدیمی حوزه اپتیک، به روشی برای از یبن بردن کامل انحراف کروی در لنزهای نوری دست پیدا کرد که می‌تواند در بسیاری از زمینه‌ها راهگشای صنعت تولید لنز باشد.

لنز دوربین‌ها معماری پیچیده‌ای داشته و بسیار دقیق هستند و دلیل اصلی این موضوع هم انحراف کروی (ابیراهی کروی) است. این پدیده باعث می‌شود که برخی لنزها در قسمت مرکزی شفاف و در اطراف و نواحی منتهی به لبه‌ها کدرتر باشند.

سالهاست که سازندگان لنز از طراحی کروی برای غلبه بر این اثر استفاده می‌کنند و برای شفاف کردن تمام تصویر، طراحی این کره را به طرق مختلف اصلاح می‌کنند. تا به حال اقدامات در این زمینه با موفقیت انجام شده و نتیجه آن را در لنزهای قدرتمند امروزی می‌توان مشاهده کرد.

با این حال به جای اینکه از یک فرمول ریاضی واحد برای تغییر و اصلاح همه لنزهای کره‌ای استفاده شود، کمپانی‌های سازنده با هر لنز به عنوان یک مساله ریاضی مجزا برخورد می‌کنند تا راهکاری برای رسیدن به نتیجه دلخواهشان را بیابند. با این حال چنین روشی سازندگان را ملزم می‌کند برای طراحی هر نوع لنز کار محاسبات و اصلاح را از ابتدا شروع کنند.

فرمولی که دانشمند مکزیکی رافائل گونزالز برای این مساله پیدا کرده در ظاهر بسیار پیچیده‌ای دارد اما یک پاسخ برای این مساله ساده فراهم می‌کند: با توجه به ماده سازنده یک لنز و در نظر داشتن شکل قسمت جلوی آن، قسمت پشت لنز باید چه طراحی داشته باشد تا تمام اثرات انحراف کروی را از بین ببرد؟

گونزالز برای تست این فرمول 500 پرتو نوری را با شبیه‌سازی مورد آزمایش قرار داد و دریافت که فرمولش با نتایج به دست آمده از دنیای واقعی 99.9999999999 تطبیق دارد.

با نتایج به دست آمده، فرمول گونزالز می‌تواند پروسه آزمون و خطا در بهینه سازی لنزها را بسیار کاهش داده و منجر به تولید لنزهای ساده‌تر، کوچک‌تر، ارزان‌تر و البته شفاف‌تر شود که از عناصر کمتری هم تشکیل شده‌ باشند. نکته مهم دیگر این است که اپتیک به طراحی دوربین خلاصه نمی‌شود و مثلا با استفاده از این متد، عکس‌برداری میکروسکوپی با شفافیت بیشتر و تصویربرداری‌های فضایی با دقت بالاتر حاصل خواهد شد.