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新的“隐藏”设备使用普通镜头来隐藏对象

发布时间:2018-05-17

使用四种标准镜片的组合,罗切斯特大学的研究人员开发出了一种“隐形”设备,可以在直接观察时隐藏物体。 /

也许受到哈利波特的隐形斗篷的启发,科学家最近开发了几种方法 - 一些简单,一些涉及新技术 - 将物体隐藏起来。在罗彻斯特大学开发的最新成果不仅克服了以前设备的一些局限性,而且以新颖的配置使用廉价易得的材料。

“有很多高科技方法来掩饰隐形,其背后的基本理念是通过使用高科技或奇特的材料来照亮并通过某种东西,就好像它不在那里一样,”经常使用高科技或特殊材料的John Howell说。罗切斯特大学物理系。放弃专业组件,霍威尔和研究生Joseph Choi开发了四种标准镜头的组合,当观看者移动距离最佳观看位置几度时,隐藏物体。

“这是我们知道的第一种可以进行三维,连续多方向遮盖的装置,它可以用于透射可见光谱中的光线,”Rochester光学研究所博士生Choi说。

许多隐形设计在您直接观察物体时工作得很好,但如果您将视点移动一点,则该物体变得可见,Howell解释说。 Choi补充说,之前的隐形装置也可能导致背景大幅度变化,这使隐形装置显而易见。

为了既遮掩物体又不受干扰地保持背景,研究人员确定了所需的透镜类型和功率,以及将四个透镜分开的精确距离。为了测试他们的设备,他们将隐形物体放在网格背景前面。当他们通过镜头观察并通过左右移动来改变视角时,网格相应地移动,仿佛隐形装置不在那里。隐形物体后面的网格线与背景相比没有不连续性,并且网格大小(放大率)相匹配。

罗彻斯特斗篷可以放大到与镜头一样大的尺寸,可以让相当大的物体隐身。而且,与其他一些设备不同的是,它是宽带的,因此它适用于整个可见光谱,而不仅限于特定频率。

他们的简单配置在其他隐形设备上有所改进,但并不完美。 “这件斗篷将光线弯曲并穿过设备的中心,所以轴上区域不会被遮挡或隐身,”崔说。这意味着隐形区域的形状像一个甜甜圈。他补充说,他们有更复杂的设计来解决问题。此外,斗篷具有边缘效果,但是当使用足够大的镜片时,这些可以减少。

在提交给Optics Express期刊的一篇新论文中,Howell和Choi提供了一种数学形式化方法,可用于角度高达15度或更高的这种隐形。他们使用一种称为ABCD矩阵的技术来描述光在通过透镜,反射镜或其他光学元件时如何弯曲。

虽然他们的设备并不像哈利波特的隐形斗篷,但霍威尔对潜在的应用有了一些想法,包括使用隐形手术来有效地让外科医生“通过他的手看他实际上在做什么”,他说。同样的原则可以适用于卡车,以便司机能够通过车辆上的盲点看到。

豪威尔开始在与孩子一起度假项目的同时,开始用现成的材料制作简单的隐形装置。他和他14岁的儿子Choi一起,最近发表了一篇关于一些可能性的论文,并且还展示了用镜子简单的掩饰,就像魔术师在一个简短的视频中所使用的一样。

要建立自己的罗切斯特斗篷,请按照以下简单步骤操作:

购买两组不同焦距f1和f2的镜头(总共4个镜头,2个f1焦距,2个f2焦距)将前两个镜头分开它们的焦距(所以f1镜头是第一个(f1 + f2)/(f1-f2)f2是第2个透镜,它们分开t1 = f1 + f2)。对于其他两个透镜,在步骤2中做同样的处理。分开,这样两个f2透镜分开t2。

笔记:

消色差镜头提供最佳图像质量。菲涅耳透镜可用于减少总长度(2t1 + t2)更小的总长度应减少边缘效应并增加角度范围。对于更容易但不太理想的斗篷,您可以尝试3张镜头斗篷在纸上。

出版物:提交给Optics Express期刊

PDF研究副本:旁轴射线光学遮掩

来源:罗切斯特大学

图片:J. Adam Fenster /罗彻斯特大学

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