Metassuperfícies giratórias criam câmera térmica compacta

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/01/2024

Em vez de lentes pesadas e grossas, discos planos giratórios capturam detalhes espectrais e de polarização.
[Imagem: Xueji Wang/Purdue University]

Câmera termal de metassuperfície

As metalentes, ou lentes planas, fizeram seu caminho até a geração de imagens térmicas, uma tecnologia de grande utilidade mas que ainda é cara e, sobretudo, volumosa.

Baseada na versátil tecnologia dos metamateriais, esta abordagem fornece informações mais ricas sobre os objetos fotografados, ampliando o uso das imagens térmicas em áreas como navegação autônoma de veículos, segurança, termografia, imagens médicas e sensoriamento remoto.

Em vez da pesada óptica e do sistema de processamento das atuais câmeras de visão noturna, a nova câmera usa uma pilha de metassuperfícies giratórias para quebrar a luz térmica em seus componentes espectrais (cores) e polarimétricos (polarização). Isso permite que o sistema de imagem capture todos esses detalhes da radiação térmica, além das informações de intensidade adquiridas com a imagem térmica tradicional.

"Nosso método supera os desafios dos termovisores espectrais tradicionais, que muitas vezes são volumosos e delicados devido à dependência de grandes rodas de filtros ou interferômetros," disse o professor Zubin Jacob, da Universidade Purdue, nos EUA. "Combinamos dispositivos meta-ópticos e algoritmos de imagem computacional de última geração para criar um sistema que é compacto e robusto, ao mesmo tempo que possui um grande campo de visão."

Protótipo do sistema de captura usado em conjunto com uma câmera termal comum.
[Imagem: Xueji Wang/Purdue University]

Câmera espectropolarimétrica

A captura espectropolarimétrica de imagens no infravermelho de ondas longas é crucial para aplicações como visão noturna, visão de máquina, detecção de gases e termografia. No entanto, os atuais geradores de imagens desse tipo são volumosos e limitados em resolução espectral e campo de visão.

Para superar essas limitações, os pesquisadores recorreram a metassuperfícies, superfícies estruturadas ultrafinas que podem manipular a luz de maneiras complexas. Depois de projetar metassuperfícies dispersivas giratórias com respostas infravermelhas personalizadas, eles desenvolveram um processo de fabricação que permitiu que essas metassuperfícies fossem usadas para criar dispositivos giratórios de grandes áreas (2,5 cm de diâmetro), o que os torna adequados para aplicações de imagem.

A pilha giratória resultante mede menos de 10 x 10 x 10 cm e pode ser usada com uma câmera infravermelha tradicional.

A capacidade do novo método de distinguir variações de temperatura e identificar materiais com base em assinaturas espectropolarimétricas promete ajudar a melhorar a segurança e a eficiência para uma variedade de aplicações.

"As abordagens tradicionais de navegação autônoma dependem fortemente de câmeras RGB, que enfrentam dificuldades em condições desafiadoras, como pouca luz ou mau tempo," disse o pesquisador Xueji Wang. "Quando integrada à tecnologia de detecção e alcance assistida por calor, nossa câmera térmica espectropolarimétrica pode fornecer informações vitais nesses cenários difíceis, oferecendo imagens mais nítidas do que RGB ou câmeras térmicas convencionais. Assim que conseguirmos a captura de vídeo em tempo real, a tecnologia poderá melhorar significativamente a percepção da cena e a segurança geral."

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