Учёные создали экспериментальные очки, которые позволяют своему владельцу бросать поистине орлиные взгляды на удалённые предметы. И, что интересно, внешне этот аксессуар мало отличается от очков обычных. Ради этого эффекта исследователям потребовалось филигранно встроить сложную оптику внутрь… оптики.
Помните «Бабушка, а зачем у тебя такие большие глаза?» Очки вполне можно назвать «большими глазами». Увы, сколько ни совершенствуют этот несложный, казалось бы, предмет, но существуют ситуации, когда и он не позволяет достаточно хорошо «видеть внучку». При вождении авто, например.
Замена внучки на дорожные знаки сути не меняет. Слабовидящим водителям по-прежнему нужна помощь изобретателей: ну не идеальны на дороге те же очки, что человек использует в повседневной жизни. Нужно ведь, чтобы острота зрения обеспечивалась на всех расстояниях – от самых близких до самых удалённых. Иначе водить просто небезопасно.
Добавьте сюда требование широкого поля зрения. Получается, что с собой в машину водителю со слабыми глазами нужно брать какие-нибудь специальные очки.
И такие, вообще-то, существуют – очки с прогрессивными линзами. У них сложный профиль поверхности, дающий плавное изменение диоптрий от зоны к зоне. Соответственно здесь нет резкого перехода от участка «дальнего» к участку «ближнего» зрения, свойственного очкам бифокальным (у них основная линза имеет небольшую вставку).
Но некоторых людей и эти достижения цивилизации порадовать не могут. Увы, при определённых нарушениях зрения даже лучшие очки не позволяют читать знаки, расположенные в сотнях метров от машины.
Так что, ездить как черепаха?
Есть ещё один выход. Почти шесть десятков лет люди экспериментируют с очками-телескопами. Да не только экспериментируют — иные давно водят авто с такими приспособлениями.
Устроены эти очки несложно: прямо на линзах или выше оправы монтируется миниатюрный биоптический телескоп с небольшим увеличением (скажем, раза в два с половиной или три). Через него водитель может бросить короткий пристальный взгляд на интересующий его предмет. А поскольку имеется увеличение изображения – владелец спецочков может различить надпись на знаке с приличного расстояния.
Однако и тут не всё гладко. Люди, применяющие такие очки, в сам телескоп смотрят ничтожную долю времени, почти весь путь довольствуясь общей картинкой через основную линзу. Причина проста – чтобы посмотреть в «пристально», человек должен быстро наклонить голову и снова поднять её. Причём в этот момент обзор через основные очки практически теряется. И то и другое – большое неудобство.
Устранить эту проблему задумала группа учёных из США и Испании. Она решила создать очки, дающие и широкий обзор, и приличное увеличение фрагмента местности. Без неуклюжего телескопа, нахлобученного на линзы обычных очков с диоптриями.
Над этим проектом работают доктор Эли Пели (Eli Peli) из исследовательского глазного института Шепенса при Гарвардском университете (Schepens Eye Research Institute) и сотрудники тамошней Лаборатории восстановления зрения (Vision Rehabilitation Laboratory), а также Фернандо Варгас-Мартин (Fernando Vargas-Martín) из испанского университета Мурсии (Universidad de Murcia).
Они попытались выполнить два требования. Первое – телескоп должен быть органично встроен в сами очки, да так, чтобы визуально не бросаться в глаза. Второе – картинка с телескопа должна подаваться так, чтобы не перекрывать основной участок местности перед глазами водителя.
Экспериментаторы поняли, что оправой для крошечного телескопа, способного обеспечить «вставку» увеличенного фрагмента поля зрения, может выступать не только оправа, но даже линза.
Линзы в линзе – во как. Обратите внимание, речь идёт не просто об участке очков с другими диоптриями, а о телескопе – с объективом, зеркалами и окуляром.
Пели и его коллеги спроектировали, рассчитали и даже построили и испытали сразу несколько вариантов своих чудо-очков. Телескопы в них были выполнены как по схеме рефрактора Галилея, так и рефрактора Кеплера.
Учёные провели немало времени, выясняя достоинства и недостатки той или иной схемы, а также – продумывая наилучшую вариацию телескопа, «растворённого» в основных линзах очков.
Получилось интересно.
Чтобы получить желаемое увеличение (в три раза), нужное поле зрения телескопа, минимальные искажения и прочее, авторы работы старались увеличить путь света от объектива к окуляру.
Это удалось проделать, встроив зеркала внутрь главных линз (то есть линз самих очков). Причём зеркала эти расположились таким образом, что почти не мешают смотреть через очки.
В зависимости от деталей телескопа, в частности, набора его линз, и вообще – принятой оптической схемы, зеркала эти могут быть как плоскими, так и криволинейными.
Команда потратила немало сил на «игру» с оптическими схемами, дабы обеспечить не только чёткость картинки в телескопе, но и её приемлемую яркость.
А ведь ещё надо было сохранить миниатюрность деталей телескопа, чтобы они не мешали человеку пользоваться очками в обычном режиме.
Удалось совместить эти требования далеко не сразу.
Сперва было сделано несколько прототипов, различавшихся линзами и их взаимным расположением и даже покрытием зеркал (вплоть до золотого).
Более того, авторы проекта поэкспериментировали и с телескопом-рефлектором – то есть встроили в главные линзы набор криволинейных зеркал, которые давали нужное увеличение.
В результате учёные пришли к выводу, что наилучшими параметрами будут обладать очки-телескоп, созданные по довольно сложной схеме: как труба Кеплера, дополненная поляризующими светоделителями (в роли встроенных наклонных зеркал) и четвертьволновыми пластинками.
Последние два типа оптических элементов нужны для сохранения максимальной яркости картинки, «путешествующей» сквозь массив главной линзы самих очков.
На определённом участке пути свет будет поляризован, и это должно обеспечить наилучшее отражение внутри полупрозрачных зеркал-делителей.
Между тем сами эти зеркала могут быть выполнены почти невидимыми со стороны. А ведь затевалось всё в числе прочего и ради повышения эстетичности очков с телескопом.
Скажем больше, первый светоделитель, выступающий в такой схеме в роли объектива, может быть выполнен более крупным, а значит – он соберёт больше света для телескопа и при этом не будет мешать главной функции очков – обзору с широким полем зрения.
Сейчас команда ищет партнёров в промышленности, чтобы наладить серийное производство. Пели полагает, что очки будут довольно технологичны в изготовлении и сравнительно недороги. (Если вам интересны тонкие детали проекта и вы готовы окунуться в дисторсию с дисперсией — вот статья (PDF-документ) авторов исследования в Journal of Biomedical Optics.)
В условиях стареющего населения (а так обстоит дело во многих развитых странах) и распространения негативных возрастных изменений в сетчатке такие очки-телескопы должны пользоваться спросом. И не только среди водителей.
А их внешнее сходство с очками обычными потенциальным покупателям должно понравиться.
И дело тут не в одной эстетике.
Очки-телескопы обычного типа навевают у окружающих мысли о чудаковатости носящего сей предмет человека. Ещё возникают ассоциации со всякими безумными учёными из фантастических фильмов, какими-то комиксами…
Да и просто – такие «суперувеличители» ясно говорят о беспомощности владельца. О его возрасте, наконец.
Ну а кто, спрашивается, хочет постоянно подчёркивать свой возраст?
