Los investigadores han diseñado una nueva cámara compacta que adquiere imágenes de gran angular de alta calidad utilizando una serie de metalenses, superficies planas con nanopatrones que se utilizan para manipular la luz. Al eliminar los lentes voluminosos y pesados ​​que normalmente se requieren para este tipo de imágenes, el nuevo enfoque podría permitir la incorporación de cámaras de gran angular en teléfonos inteligentes y dispositivos de imágenes portátiles para vehículos como automóviles o drones.

Tao Li y sus colegas de la Universidad de Nanjing en China informan sobre su nueva cámara ultrafina en Optica . La nueva cámara, que tiene solo 0,3 centímetros de grosor, puede producir imágenes claras de una escena con un ángulo de visión de más de 120 grados.

Las imágenes de gran angular son útiles para capturar grandes cantidades de información que pueden crear imágenes sorprendentes y de alta calidad. Para aplicaciones de visión artificial, como la conducción autónoma y la vigilancia basada en drones, las imágenes de gran angular pueden mejorar el rendimiento y la seguridad, por ejemplo, al revelar un obstáculo que de otro modo no podría ver mientras retrocede en un vehículo.

"Para crear una cámara de gran angular extremadamente compacta, utilizamos una serie de lentes metalenses que capturan ciertas partes de la escena de gran angular", dijo Li. "Luego, las imágenes se unen para crear una imagen de gran angular sin ninguna degradación en la calidad de la imagen".

Miniaturizando la lente gran angular

La imagen de gran angular generalmente se logra con una lente compuesta de ojo de pez u otro tipo de lente multicapa. Aunque los investigadores han intentado anteriormente usar metalenses para crear cámaras de gran angular, tienden a sufrir de mala calidad de imagen u otros inconvenientes.

En el nuevo trabajo, los investigadores utilizaron una serie de metalenses, cada uno de los cuales está cuidadosamente diseñado para enfocar un rango diferente de ángulos de iluminación. Esto permite que cada lente tome una imagen clara de parte de un objeto o escena de gran angular. Las partes más claras de cada imagen se pueden unir computacionalmente para crear la imagen final.

"Gracias al diseño flexible de las metasuperficies, el rendimiento de enfoque e imagen de cada lente se puede optimizar de forma independiente", dijo Li. "Esto da lugar a una imagen final de gran angular de alta calidad después de un proceso de costura. Además, la matriz se puede fabricar con una sola capa de material, lo que ayuda a mantener los costos bajos".

Ver más con lentes planos

Para demostrar el nuevo enfoque, los investigadores utilizaron la nanofabricación para crear una matriz de metalens y la montaron directamente en un sensor CMOS, creando una cámara plana que medía alrededor de 1 cm × 1 cm × 0,3 cm. Luego usaron esta cámara para obtener una imagen de una escena de gran angular creada usando dos proyectores para iluminar una pantalla curva que rodeaba la cámara a una distancia de 15 cm.

Compararon su nueva cámara plana con una basada en un único metalens tradicional mientras imaginaban las palabras "Universidad de Nanjing" proyectadas en la pantalla curva. La cámara plana produjo una imagen que mostraba cada letra con claridad y tenía un ángulo de visión de más de 120°, más de tres veces mayor que el de la cámara basada en una metalens tradicional.

Los investigadores señalan que la cámara plana demostrada en esta investigación utilizó metalenses individuales de solo 0,3 milímetros de diámetro. Planean agrandarlos de 1 a 5 milímetros para aumentar la calidad de imagen de la cámara. Después de la optimización, la matriz podría producirse en masa para reducir el costo de cada dispositivo. + Explora más

Los metalenses de clasificación por colores aumentan la sensibilidad de las imágenes