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Las cámaras del futuro podrían no llevar lentes

Un nuevo diseño de cámara ha logrado prescindir de las lentes para formar las imágenes. ¿Reducirá el coste de las cámaras digitales?

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Un nuevo diseño de cámara ha logrado prescindir de las lentes para formar las imágenes. ¿Reducirá el coste de las cámaras digitales?
Cámaras del futuro sin lentes | Pixabay/CC/jarmoluk

Las lentes tienen una curva que dobla la trayectoria de la luz entrante y la fija en una película o, en el caso de las cámaras digitales, un sensor de imagen. La matriz óptica ultrafina (OPA), desarrollada por ingenieros de Caltech, tiene una amplia gama de receptores de luz, cada uno de los cuales puede agregar individualmente un retardo de tiempo firmemente controlado (o cambio de fase) a la luz que recibe, permitiendo a la cámara buscar selectivamente en diferentes direcciones y centrarse en diferentes cosas.

"Con nuestro nuevo sistema, puedes mirar selectivamente en una dirección deseada y en una pequeña parte de la imagen delante de ti en cualquier momento, controlando el tiempo con una precisión de Femto-segundo, la cuadrillonésima parte de una segundo", dice Ali Hajimiri, Bren Profesor de Ingeniería Eléctrica y Ingeniería Médica en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Caltech, y el investigador principal de un documento que describe la nueva cámara.

El artículo fue presentado en la Conferencia de la Sociedad Óptica de América (OSA) sobre láseres y electro-óptica (CLEO) y publicado en el OSA Technical Digest en marzo.

"Hemos creado una sola capa fina de fotónica integrada de silicio que emula el objetivo y el sensor de una cámara digital, reduciendo el grosor y el costo de las cámaras digitales. Puede imitar una lente regular, pero puede cambiar de un ojo de pez a un teleobjetivo instantáneamente, con sólo un simple ajuste en la forma en que la matriz recibe luz", dice Hajimiri.

Las matrices en fase, que se utilizan en la comunicación inalámbrica y el radar, son colecciones de transmisores individuales, todos enviando la misma señal que las ondas. Estas ondas interfieren entre sí de forma constructiva y destructiva, amplificando la señal en una dirección mientras se anula en otro lugar. Por lo tanto, una matriz puede crear un haz de señal estrechamente enfocado, que se puede dirigir en diferentes direcciones escalonando la sincronización de las transmisiones hechas en varios puntos a través de la matriz.

Las lentes tienen una curva que dobla la trayectoria de la luz entrante y la fija en una película o, en el caso de las cámaras digitales, un sensor de imagen. La OPA, como hemos dicho, tiene una amplia gama de receptores de luz, cada uno de los cuales puede agregar individualmente un retardo de tiempo firmemente controlado (o cambio de fase) a la luz que recibe, permitiendo a la cámara buscar selectivamente en diferentes direcciones y centrarse en diferentes cosas.

Un principio similar se utiliza a la inversa en un receptor de matrices en fase óptica, que es la base para la nueva cámara. Las ondas de luz que son recibidas por cada elemento a través de la matriz se cancelan entre sí desde todas las direcciones, excepto una. En esa dirección, las ondas se amplifican para crear una "mirada" enfocada que puede ser controlada electrónicamente.

"Lo que hace la cámara es similar a mirar a través de una paja fina 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 Reza Fatemi, autor principal del estudio.

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