Cuando se estrenó en 1935 la primera película de larga duración realizada con el proceso avanzado de tres colores de Technicolor, The New York Times declaró que "producía en el espectador toda la emoción de estar en una cima ... y vislumbrar un extraño, hermoso e inesperado nuevo mundo "
Technicolor cambió para siempre la forma en que las cámaras y las personas veían y experimentaban el mundo que las rodeaba. Hoy, hay un nuevo precipicio, este, que ofrece vistas de un mundo polarizado.
La polarización, la dirección en que vibra la luz, es invisible para el ojo humano pero visible para algunas especies de camarones e insectos. Pero proporciona una gran cantidad de información sobre los objetos con los que interactúa. Cámaras que ven luz polarizadaactualmente se utilizan para detectar el estrés del material, mejorar el contraste para la detección de objetos y analizar la calidad de la superficie en busca de abolladuras o rasguños.
Sin embargo, al igual que las primeras cámaras en color, las cámaras sensibles a la polarización de la generación actual son voluminosas. Además, a menudo dependen de piezas móviles y son costosas, lo que limita severamente el alcance de su aplicación potencial.
Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS han desarrollado una cámara portátil muy compacta que puede polarizar la imagen en una sola toma. La cámara en miniatura, aproximadamente del tamaño de un pulgar,- podría encontrar un lugar en los sistemas de visión de vehículos autónomos, aviones a bordo o satélites para estudiar la química atmosférica, o ser utilizado para detectar objetos camuflados.
La investigación se publica en ciencia .
"Esta investigación es revolucionaria para la imagen", dijo Federico Capasso, profesor de física aplicada de Robert L. Wallace y investigador principal de Vinton Hayes en ingeniería eléctrica en SEAS y autor principal del artículo. "La mayoría de las cámaras normalmente solo puedendetecta la intensidad y el color de la luz pero no puede ver la polarización. Esta cámara es una nueva visión de la realidad, lo que nos permite revelar cómo el mundo que nos rodea refleja y transmite la luz ".
"La polarización es una característica de la luz que cambia al reflejarse en una superficie", dijo Paul Chevalier, becario postdoctoral en SEAS y coautor del estudio. "Basado en ese cambio, la polarización puede ayudarnos en la reconstrucción 3Dde un objeto, para estimar su profundidad, textura y forma, y para distinguir los objetos hechos por el hombre de los naturales, incluso si tienen la misma forma y color ".
Para desbloquear ese poderoso mundo de polarización, Capasso y su equipo aprovecharon el potencial de las metasuperficies, estructuras a nanoescala que interactúan con la luz en escalas de longitud de onda.
"Si queremos medir el estado de polarización total de la luz, necesitamos tomar varias imágenes en diferentes direcciones de polarización", dijo Noah Rubin, primer autor del artículo y estudiante graduado en el Laboratorio Capasso. "Los dispositivos anteriores usaban partes móvileso envió luz a lo largo de múltiples rutas para adquirir las múltiples imágenes, lo que resulta en una óptica voluminosa. Una estrategia más nueva utiliza píxeles de cámara especialmente diseñados, pero este enfoque no mide el estado de polarización completo y requiere un sensor de imagen no estándar. En este trabajo, nosotrospudimos tomar todas las ópticas necesarias e integrarlas en un solo dispositivo simple con una meta-superficie ".
Utilizando una nueva comprensión de cómo la luz polarizada interactúa con los objetos, los investigadores diseñaron una meta-superficie que utiliza una matriz de nanopilares separados por sublongitud de onda para dirigir la luz en función de su polarización. La luz luego forma cuatro imágenes, cada una mostrando un aspecto diferente de la polarizaciónEn conjunto, ofrecen una instantánea completa de la polarización en cada píxel.
El dispositivo mide aproximadamente dos centímetros de largo y no es más complicado que una cámara en un teléfono inteligente. Con una lente y una funda protectora, el dispositivo tiene aproximadamente el tamaño de una pequeña lonchera. Los investigadores probaron la cámara para mostrar defectos enObjetos de plástico moldeados por inyección, lo sacaron al exterior para filmar la polarización de los parabrisas del automóvil e incluso se tomaron selfies para demostrar cómo una cámara de polarización puede visualizar los contornos 3D de una cara.
"Esta tecnología podría integrarse en los sistemas de imágenes existentes, como el de su teléfono celular o automóvil, permitiendo la adopción generalizada de imágenes de polarización y nuevas aplicaciones previamente imprevistas", dijo Rubin.
"Esta investigación abre una nueva y emocionante dirección para la tecnología de cámara con una compacidad sin precedentes, lo que nos permite visualizar aplicaciones en ciencias atmosféricas, teledetección, reconocimiento facial, visión artificial y más", dijo Capasso.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.
La investigación fue realizada por Gabriele D'Aversa, Zhujun Shi y Wei Ting Chen. Fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, una subvención del Acelerador de Ciencias Físicas e Ingeniería de la Oficina de la Universidad de HarvardDesarrollo de tecnología, Google Accelerated Science y King Abdullah University of Science and Technology. Este trabajo se realizó en parte en el Centro de Harvard para sistemas a nanoescala.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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