Home Tecnología La revolucionaria ‘placa espacial’ podría eliminar las lentes de las cámaras tradicionales

La revolucionaria ‘placa espacial’ podría eliminar las lentes de las cámaras tradicionales

by notiulti

Investigadores de la Universidad de Ottowa han desarrollado un concepto que reduciría el tamaño de las lentes por un gran margen y eliminaría efectivamente el tamaño de las ópticas modernas si se combinara con a metalens. El equipo no abordó los elementos de la lente en sí, sino el espacio entre ellos.

Los investigadores explican que los últimos siglos de trabajo óptico se basan en perfeccionar y combinar lentes para controlar mejor el rendimiento óptico. Basándose en eso, la nanotecnología relativamente nueva ha permitido el desarrollo de metalentes que tienen la capacidad de reducir la óptica en gran medida.

Pero en el desarrollo de metalentes no se aborda el requisito de espacio entre elementos ópticos. No importa cuán pequeña pueda llegar a ser una lente, todavía depende del espacio para producir imágenes. Ese espacio siempre será un obstáculo para la miniaturización a menos que se aborde directamente.

Como se describe en el resumen del trabajo de investigación, los investigadores abordan deliberadamente la cuestión del espacio al presentar el concepto y demostrar experimentalmente una “placa espacial” óptica.

“… Una óptica que propaga la luz eficazmente a una distancia que puede ser considerablemente más larga que el espesor de la placa. Tal óptica reduciría los futuros sistemas de imágenes, abriendo la posibilidad de cámaras monolíticas ultradelgadas. En términos más generales, se puede aplicar una placa espacial para miniaturizar dispositivos importantes que manipulan implícitamente el perfil espacial de la luz, por ejemplo, concentradores solares, colimadores para fuentes de luz, componentes ópticos integrados y espectrómetros “.

El equipo, dirigido por el Dr. Orad Reshef, investigador posdoctoral senior en el Grupo Robert Boyd, y el Dr. Jeff Lundeen, presidente de investigación de fotónica cuántica de Canadá y profesor asociado en el Departamento de Física de la Universidad de Ottawa, hablaron con Phys y explicó que el equipo quería abordar cómo la luz se esparce entre los elementos ópticos y abordar aspectos de ese proceso sobre los que los elementos de la lente no pueden hacer nada.

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En una entrevista, el Dr. Reshef dice que la luz se propaga naturalmente cuando viaja, y todos los dispositivos ópticos que se utilizan actualmente se basan en esa propagación para funcionar. Como ejemplo, señala el gran espacio entre el ocular y la lente del objetivo en un telescopio o una lente de cámara: ambos se basan en esa distancia y se extienden para funcionar correctamente.

Pero esa brecha, y otras brechas en el diseño de una lente, ocupan mucho espacio, y su equipo desarrolló lo que ellos llaman una “placa espacial” que es capaz de tomar esa misma propagación de luz y comprimirla en una “contraparte” de la lente y, como resultado, permiten que los sistemas completos de imágenes se vuelvan drásticamente más pequeños.

“Consideramos lo que sucedería si manipulara la luz en función del ángulo en lugar de la posición de un rayo de luz”, dijo el Dr. Lundeen a Phys. “Las lentes actúan a través de la posición del rayo. El ángulo es un dominio completamente nuevo y nadie había demostrado que pudiera usarse para hacer algo particularmente útil. Identificamos una aplicación útil, comprimiendo espacio. Y luego demostramos que en realidad podíamos diseñar y demostrar experimentalmente placas que hacen exactamente eso “.

El Dr. Reshef dice que este desarrollo teóricamente permitiría a los fabricantes de lentes reducir todo tipo de dispositivos grandes que antes se pensaba que eran imposibles de miniaturizar.

“Para diseñarlo, necesitamos idear un nuevo conjunto de reglas que sea incompatible con el que se usa en el diseño de lentes. Nadie sabe cuáles son, es como el salvaje oeste ”, dice. “Es sorprendente que los elementos ópticos como las lentes hayan existido durante un milenio y sus reglas de diseño se hayan entendido bien durante más de 400 años, y sin embargo, todavía estamos descubriendo nuevos elementos ópticos fundamentales para la obtención de imágenes”.

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La placa espacial podría funcionar en conjunto con una metalens para reducir significativamente el tamaño de la óptica hasta el punto en que, en los gráficos de ejemplo, la lente aparece alineada con el sensor de una cámara.

Los investigadores dicen que actualmente están trabajando en el desarrollo de la próxima generación de tecnología para aumentar el factor de compresión y mejorar el rendimiento general.

“Ya tenemos algunos diseños para aumentar el factor de compresión de cinco a más de 100 veces y para aumentar la transmisión total. Para continuar haciendo esto, necesitamos idear un paradigma de diseño completamente nuevo ”, dice el Dr. Lundeen.

Mientras que las metalentes han amenazado con eliminar el golpe de la cámara en los teléfonos inteligentes modernos, la placa espacial en combinación con la tecnología de metalentes tiene el potencial de eliminar las lentes modernas enteramente. Es un desarrollo posiblemente revolucionario en el campo de la ciencia óptica, y se puede leer el informe de investigación completo. aquí.

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