Una fotocamera che non ha bisogno della messa a fuoco grazie a un nuovo obiettivo piatto: una tecnologia innovativa pronta a ridurre drasticamente peso, complessità e costi e aumentando al contempo la funzionalità.

Utilizzando un singolo obiettivo spesso circa un centesimo di millimetro, un gruppo di ricercatori americani hanno creato una fotocamera che non richiede messa a fuoco.

La tecnologia offre notevoli vantaggi rispetto alle fotocamere tradizionali e a quelle integrate nella maggior parte degli smartphone, che richiedono obiettivi multipli per formare immagini a fuoco di alta qualità.

Le nostre lenti piatte possono ridurre drasticamente il peso, la complessità e il costo delle fotocamere e di altri sistemi di imaging, aumentandone al contempo la funzionalità

ha affermato il leader del team di ricerca Rajesh Menon dell’Università dello Utah che continua

Tali ottiche potrebbero consentire fotocamere per smartphone più sottili, fotocamere migliorate e più piccole per l’imaging biomedico come l’endoscopia e fotocamere più compatte per le automobili.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Optica della The Optical Society (OSA).

La nuova lente può mantenere la messa a fuoco per oggetti distanti 6 metri l’uno dall’altro.

Menon e colleghi descrivono la loro nuova lente piatta e mostrano che può mantenere la messa a fuoco per oggetti distanti circa 6 metri l’uno dall’altro. Le lenti piatte utilizzano nanostrutture modellate su una superficie piana piuttosto che su vetro o plastica e riescono così ad avere incredibili proprietà ottiche che controllano addirittura il modo in cui la luce viaggia.

Questo nuovo obiettivo potrebbe avere molte applicazioni interessanti al di fuori della fotografia come la creazione di un’illuminazione altamente efficiente per LIDAR che è fondamentale per molti sistemi autonomi, comprese le auto a guida autonoma

ha affermato Menon.

I ricercatori affermano che l’approccio di progettazione che hanno usato potrebbe essere ampliato per creare componenti ottici con altri tipi di proprietà come larghezza di banda estrema, facilità o costi inferiori di fabbricazione.

Le telecamere convenzionali, utilizzate negli smartphone o per la microscopia, richiedono la messa a fuoco per garantire che i dettagli di un oggetto siano nitidi. Se ci sono più oggetti a diverse distanze dalla fotocamera, ogni oggetto deve essere messo a fuoco separatamente.

Per focalizzare la luce, le lenti tradizionali trasformano le onde di luce parallele in onde sferiche che convergono in un punto focale.

La svolta che ha permesso la creazione di questa lente è stata che i ricercatori hanno capito che anche le onde con altre forme potrebbero produrre un effetto simile.

In netto contrasto con quanto insegnato nei libri di testo sull’ottica, la nostra ricerca ha dimostrato che esiste più di un modo in cui la trasmissione della luce è influenzata da una lente ideale, un concetto noto come funzione della pupilla

ha affermato Menon che conclude

Questo ha aperto essenzialmente infinite possibilità per la funzione della pupilla dell’obiettivo, e abbiamo cercato in queste possibilità quella specifica per raggiungere un’estrema profondità di messa a fuoco

La conferma sperimentale

Dopo aver scelto il miglior design dell’obiettivo per la profondità di messa a fuoco, i ricercatori hanno utilizzato tecniche di nanofabbricazione per realizzare un obiettivo prototipo. Gli esperimenti hanno confermato che il nuovo obiettivo ha funzionato come previsto e ha raggiunto una profondità di fuoco di diversi ordini di grandezza superiore a quella di un obiettivo convenzionale equivalente.

I ricercatori hanno testato il nuovo obiettivo utilizzando la luce a infrarossi e un’apertura numerica relativamente bassa, cioè il numero che caratterizza la gamma di angoli su cui l’obiettivo può raccogliere o emettere luce.

Il progetto è quello di estendere l’obiettivo a aperture numeriche più grandi e di utilizzarlo con l’intero spettro di luce visibile. È inoltre necessario lavorare per garantire che le lenti possano essere prodotte in serie prima di poter essere commercializzate.