Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Utah, Salt Lake City e Oblate Optics, Inc. criou uma ca¢mera que não requer foco.
A nova lente plana pode reduzir drasticamente o peso, a complexidade e o
custo de ca¢meras e outros sistemas de imagem, enquanto aumenta sua
funcionalidade. Crédito da imagem: Rajesh Menon, Universidade de Utah.
"Nossas lentes planas podem reduzir drasticamente o peso, a complexidade e o custo de ca¢meras e outros sistemas de imagem, enquanto aumentam sua funcionalidade", disse o Dr. Rajesh Menon, cientista da Universidade de Utah.
"Essas a³pticas podem permitir ca¢meras mais finas para smartphones, ca¢meras menores e melhoradas para imagens biomédicas, como endoscopia, e ca¢meras mais compactas para automa³veis".
As lentes planas da equipe podem manter o foco em objetos a cerca de 6 m (20 panãs) de distância um do outro.
Eles usam nanoestruturas padronizadas em umasuperfÍcie plana em vez de vidro ou pla¡stico volumoso para obter as importantes propriedades a³pticas que controlam a maneira como a luz viaja.
"Essa nova lente pode ter muitas aplicações interessantes fora da fotografia, como a criação de iluminação altamente eficiente para o LIDAR, essencial para muitos sistemas auta´nomos, incluindo carros auta´nomos", disse Menon.
"A abordagem de design que usamos pode ser expandida para criar componentes a³pticos com inaºmeras propriedades, como largura de banda extrema, facilidade de fabricação ou menor custo".
As ca¢meras convencionais, usadas em smartphones ou em microscopia, exigem foco para garantir que os detalhes de um objeto sejam natidos. Se houver vários objetos a diferentes distâncias da ca¢mera, cada objeto devera¡ ser focado separadamente.
"A nova lente elimina a necessidade de foco e permite que qualquer ca¢mera mantenha todos os objetos em foco simultaneamente", disse Menon.
“As ca¢meras convencionais também usam várias lentes para manter diferentes cores da luz em foco simultaneamente. Como nosso design émuito geral, também podemos usa¡-lo para criar uma única lente plana que foca todas as cores da luz, simplificando drasticamente as ca¢meras ainda mais. â€
Para focalizar a luz, as lentes tradicionais transformam ondas de luz paralelas em ondas esfanãricas que convergem em um ponto focal.
Menon e colegas perceberam que ondas com outras formas poderiam produzir um efeito semelhante, aumentando consideravelmente o número de possaveis designs de lentes.
"Em contraste com o que éensinado nos livros de a³ptica, nossa pesquisa mostrou que hámais de uma maneira pela qual a transmissão de luz éafetada por uma lente ideal - um conceito conhecido como função da pupila", disse ele.
"Isso abriu possibilidades infinitas para a função de pupila da lente, e procuramos por essas possibilidades para obter uma profundidade de foco extrema".
Depois de escolher o melhor design de lente para profundidade de foco, os pesquisadores usaram técnicas de nanofabricação para fazer uma lente prota³tipo.
Experimentos confirmaram que a nova lente teve o desempenho esperado e alcana§ou uma profundidade de foco várias ordens de magnitude maiores que a de uma lente convencional equivalente.
Os cientistas demonstraram a nova lente usando luz infravermelha e abertura numanãrica relativamente baixa - um número que caracteriza a faixa de a¢ngulos sobre os quais a lente pode aceitar ou emitir luz.
Eles planejam estender a lente para aberturas numanãricas maiores e usa¡-la com todo o espectro de luz visível.
Tambanãm énecessa¡rio trabalhar para garantir que as lentes possam ser fabricadas em massa antes de poderem ser comercializadas.
“Esta pesquisa éum bom exemplo de como o abandono de noções tradicionais pode permitir dispositivos anteriormente considerados impossaveis. Serve como um bom lembrete para questionar os ditames do passado â€, disse Menon.
O trabalho da equipe foi publicado na revista Optica.