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A peça, que permite obter imagens de
alta resolução em amplo campo de visão, poderá ser usada como lente fotográfica
em smartphones e em outros dispositivos que dependam de sensores (selfie, em alta resolução e
grande angular, obtida com a composição de metalentes; foto: Augusto Martins/USP)
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Uma lente mil vezes mais fina do que um fio de cabelo foi
desenvolvida por pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos da
Universidade de São Paulo (EESC-USP). A peça poderá ser empregada como lente
fotográfica em smartphones ou utilizada em outros dispositivos que dependam de
sensores. “No contexto tecnológico atual, suas aplicações são quase
ilimitadas”, diz à Agência FAPESP Emiliano Rezende Martins,
professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC-USP e
um dos coordenadores da pesquisa.
A pesquisa foi publicada na revista ACS Photonics, com o título “On Metalenses with Arbitrarily Wide Field of View”.
O estudo foi apoiado pela FAPESP por meio
de bolsa de estágio de pesquisa no exterior conferida ao doutorando Augusto Martins,
autor principal do artigo.
A lente é constituída por uma única camada de silício, de
espessura nanométrica, dotada de nanopostes que interagem com a luz. A impressão
dessa estrutura é feita por meio de litografia – uma técnica já bem conhecida e
utilizada na fabricação de transistores.
Segundo Rezende Martins, as chamadas metalentes surgiram há
cerca de 10 anos e possibilitam a máxima resolução fisicamente possível. O
problema é que seu ângulo de visão é extremamente fechado, inferior a um grau
de circunferência. “Uma maneira de solucionar o problema é compor metalentes,
formando estruturas complexas”, informa.
Os autores perceberam que, em uma lente convencional, o campo de
visão aumenta quando o índice de refração também aumenta à medida que a lente
vai ficando mais plana. O que fizeram, então, foi projetar uma metalente de
modo a imitar uma lente totalmente plana, que teria um índice de refração
infinito – algo impossível de obter no caso de uma lente convencional.
“Nossa lente tem um campo de visão arbitrário, que idealmente
pode chegar a 180 graus sem distorção da imagem. Já testamos sua efetividade
para um ângulo de 110 graus. A partir dessa abertura, a energia da luz diminui
devido ao efeito de sombra. Mas isso pode ser corrigido por meio de
pós-processamento”, afirma Rezende Martins.
A composição compromete a super-resolução das metalentes, porém
a resolução obtida é suficiente para todas as aplicações convencionais. Com uma
câmera construída por meio de impressão 3D, o doutorando Augusto Martins testou
a lente. E obteve imagens de alta resolução em amplo campo de visão. “Por
enquanto, só conseguimos fotografar em verde. Mas, nos próximos meses, vamos
aprimorar a lente, para que todas as cores sejam viabilizadas”, diz.
O artigo On Metalenses with Arbitrarily
Wide Field of View pode ser acessado em https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.0c00479.
José
Tadeu Arantes
Agência
FAPESP
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