Lentes planas prontas para revolucionar câmeras fotográficas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/02/2016

As novas lentes planas e finas são baseadas no princípio da difração.
[Imagem: Peng Wang et al.]

Lentes de difração

Os cientistas sempre pensaram que seria impossível construir lentes planas e ultrafinas para câmeras fotográficas devido à maneira como todas as cores da luz precisam ser curvadas através delas.

Consequentemente, os fotógrafos têm carregado suas lentes curvas grandes e pesadas.

Mas uma equipe da Universidade de Utah, nos EUA, utilizou um outro princípio óptico bem conhecido para criar exatamente o que se queria: lentes planas e finas e capazes de desempenhar perfeitamente a função de curvar a luz em um único ponto, o passo fundamental para a geração de uma imagem.

"Em vez de uma lente com uma curvatura, ela pode ser muito plana, de modo que você pode contar com oportunidades de design completamente novas para sistemas de imagem como os dos telefones celulares. Nossos resultados corrigem um equívoco generalizado de que lentes de difração planas não podem ser corrigidas para todas as cores simultaneamente," disse o professor Rajesh Menon, coordenador da equipe.

Lentes planas e finas

Para formar uma imagem, as diferentes cores da luz devem passar através da lente e convergirem para um único ponto, que pode ser o sensor de uma câmera ou a retina.

Protótipo da nova lente, que pode ser construída de qualquer material transparente.
[Imagem: Peng Wang et al.]

Essa curvatura da luz se baseia no bem conhecido conceito da refração, o mesmo que explica porque um lápis parece quebrado quando você o mergulha em um copo com água.

Como as diferentes cores se curvam de forma diferente, as câmeras fotográficas precisam de várias lentes curvas, para garantir que todas as cores venham até o mesmo ponto focal.

Menon e a sua equipe desenvolveram algoritmos que permitem projetar uma lente plana que pode ser 10 vezes mais fina do que a espessura de um fio de cabelo humano - milhões de vezes mais finas do que uma lente de câmera atual.

Lente superacromática

Para isso, eles exploraram não o princípio da refração, mas o princípio da difração, com a luz interagindo com microestruturas na superfície e no interior da lente para fazer a curvatura desejada.

"Na natureza, vemos isso quando olhamos para as asas de algumas borboletas. A cor das asas vem da difração. Se você olha para um arco-íris, ele é gerado pela difração," diz Menon. "O que há de novo é que demonstramos que podemos de fato projetar a curvatura da luz através da difração de tal forma que as diferentes cores todas vêm se concentrar no mesmo ponto. É isso que as pessoas acreditavam que não poderia ser feito."

A lente resultante, chamada lente superacromática, pode ser fabricada de qualquer material transparente, como vidro ou plástico.

A técnica é diferente das lentes de metamateriais que se tentou usar no Google Glass.

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