Las cámaras tradicionales, incluso las de los teléfonos celulares más delgados, no pueden ser verdaderamente planas debido a su óptica: lentes que requieren una determinada forma y tamaño para funcionar. En Caltech, los ingenieros han desarrollado un nuevo diseño de cámara que reemplazalas lentes con una matriz óptica en fase ultradelgada OPA. La OPA hace computacionalmente lo que hacen las lentes usando grandes piezas de vidrio: manipula la luz entrante para capturar una imagen.
Las lentes tienen una curva que dobla la trayectoria de la luz entrante y la enfoca en una película o, en el caso de las cámaras digitales, en un sensor de imagen. El OPA tiene una gran variedad de receptores de luz, cada uno de los cuales puede agregar individualmenteun retraso de tiempo estrictamente controlado o cambio de fase a la luz que recibe, lo que permite que la cámara mire selectivamente en diferentes direcciones y se enfoque en diferentes cosas.
"Aquí, como la mayoría de las otras cosas en la vida, el tiempo lo es todo. Con nuestro nuevo sistema, puede mirar selectivamente en la dirección deseada y en una parte muy pequeña de la imagen frente a usted en cualquier momento dado, controlando elcronometraje con femto-segundo - cuadrillonésima de segundo - precisión ", dice Ali Hajimiri, Bren Profesor de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en Caltech, y el investigador principal de un artículo que describe la nueva cámaraEl documento fue presentado en la Conferencia de la Sociedad Óptica de América OSA sobre Láseres y Electro-Óptica CLEO y publicado en línea por la OSA en el Resumen técnico OSA en marzo de 2017
"Hemos creado una única capa delgada de fotónica de silicio integrada que emula la lente y el sensor de una cámara digital, reduciendo el grosor y el costo de las cámaras digitales. Puede imitar una lente normal, pero puede pasar de un ojo de peza un teleobjetivo instantáneamente, con un simple ajuste en la forma en que la matriz recibe luz ", dice Hajimiri.
Las matrices en fases, que se utilizan en comunicaciones inalámbricas y radares, son conjuntos de transmisores individuales, que envían la misma señal que las ondas. Estas ondas interfieren entre sí de manera constructiva y destructiva, amplificando la señal en una dirección mientras la cancelan en otra partePor lo tanto, una matriz puede crear un haz de señal bien enfocado, que se puede dirigir en diferentes direcciones escalonando la sincronización de las transmisiones realizadas en varios puntos de la matriz.
Un principio similar se usa a la inversa en un receptor de matriz óptica en fase, que es la base de la nueva cámara. Las ondas de luz que recibe cada elemento a través de la matriz se cancelan entre sí desde todas las direcciones, excepto una. En esa dirección, las ondas se amplifican entre sí para crear una "mirada" enfocada que puede controlarse electrónicamente.
"Lo que hace la cámara es similar a mirar a través de una pajita delgada y escanearla a través del campo de visión. Podemos formar una imagen a una velocidad increíblemente rápida manipulando la luz en lugar de mover un objeto mecánico", dice el estudiante graduado RezaFatemi MS '16, autor principal del artículo de OSA.
El año pasado, el equipo de Hajimiri lanzó una versión unidimensional de la cámara que era capaz de detectar imágenes en una línea, de modo que actuaba como un lector de código de barras sin lente pero sin partes mecánicamente móviles. El avance de este año fue construir elprimer conjunto bidimensional capaz de crear una imagen completa. Esta primera cámara 2D sin lente tiene un conjunto compuesto por solo 64 receptores de luz en una cuadrícula de 8 por 8. La imagen resultante tiene baja resolución. Pero este sistema representa una prueba de concepto para unreplanteamiento fundamental de la tecnología de la cámara, dicen Hajimiri y sus colegas.
"Las aplicaciones son infinitas", dice el estudiante de posgrado Behrooz Abiri MS '12, coautor del documento de OSA. "Incluso en los teléfonos inteligentes de hoy, la cámara es el componente que limita qué tan delgado puede llegar a ser el teléfono. Una vez ampliado,esta tecnología puede hacer que las lentes y las cámaras gruesas sean obsoletas. Incluso puede tener implicaciones para la astronomía al permitir telescopios planos enormes ultraligeros y ultradelgados en el suelo o en el espacio ".
"La capacidad de controlar todas las propiedades ópticas de una cámara electrónicamente usando una capa delgada de fotónica de silicio de bajo costo sin ningún movimiento mecánico, lentes o espejos, abre un nuevo mundo de imágenes que podrían verse como papel tapiz, persianas, o incluso tela ponible ", dice Hajimiri. Luego, el equipo trabajará para ampliar la cámara mediante el diseño de chips que permitan receptores mucho más grandes con mayor resolución y sensibilidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :