Llegan nuevas lentes planas que resuelven limitaciones de los sistemas ópticos actuales

La Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ha presentado un nuevo tipo de lentes que puede revolucionar por completo el mercado, y que puede tener importantes repercusiones en el desarrollo de visores de realidad virtual.

20 FEB 2015  13:27

Juanlo

15 comentarios

Llegan nuevas lentes planas que resuelven limitaciones de los sistemas ópticos actuales

Se trata de un enorme salto respecto a un prototipo mostrado en 2012. Las nuevas lentes son ultra-delgadas y completamente planas, fabricadas con sustrato de vidrio y unas diminutas antenas de silicio que concentran la luz. La luz que atraviesa esta lente se curva instantáneamente en lugar de hacerlo de forma gradual como ocurre con las lentes tradicionales. Dicha curvatura se puede diseñar mediante un algoritmo y ajustarse para realizar casi cualquier propósito.

 

"Esto significa que los efectos más complicados como la corrección del color, que en un sistema óptico convencional requiere que la luz atraviese diversas lentes gruesas una tras otra, se puede lograr en un dispositivo extremadamente delgado y miniaturizado", afirma el director de la investigación Federico Capasso.

 

Diagrama de la corrección de aberración cromática

Bernard Kress, el mayor experto en óptica del departamento Google X, valora muy positivamente este avance:

 

"Google [X], y especialmente el grupo Google Glass, depende por completo en las tecnologías ópticas de última generación para desarrollar productos que ofrezcan una mayor funcionalidad, se puedan fabricar en masa fácilmente, ocupen poco espacio y sean ligeros, sin que por ello se ponga en peligro su eficiencia. El año pasado, propusimos al grupo del Profesor Capasso la consecución de un objetivo que era inalcanzable mediante las lentes planas. Aunque hay diversas formas de diseñar lentes acromáticas, hasta ahora no existía una solución para implementar un elemento óptico plano y sin dispersión que a la vez ofrezca una eficiencia uniforme y el mismo ángulo de difracción para tres longitudes de onda diferentes. Nos alegramos enormemente de que el Profesor Capasso aceptara nuestro desafío, y también nos ha sorprendido comprobar que han sido capaces de resolver el problema en tan solo un año".

 

El equipo del Profesor Capasso

 

Las nuevas lentes, bautizadas como "metasuperficie acromática", mejoran de forma dramática el prototipo mostrado por el grupo de investigación de Capasso en 2012. Aquel prototipo, el primero en su categoría, corregía algunas de las aberraciones de las lentes convencionales, pero sufría de la limitación de enfocar la luz de una única longitud de onda, y su eficiencia era baja. El nuevo modelo utiliza un material dieléctrico en lugar de metálico para las nanoantenas, un cambio que mejora enormemente la eficiencia y, combinado con una nueva aproximación al diseño, permite su funcionamiento con una amplia gama de longitudes de onda. Y lo que es más importante, el nuevo diseño permite la creación de dos dispositivos ópticos planos diferentes. El primero, en lugar de enviar distintos colores en distintas direcciones como una rejilla convencional, desvía tres longitudes de onda en exactamente el mismo ángulo. En el segundo, las tres longitudes convergen en un mismo punto. Por tanto, una lente plana puede crear una imagen de color enfocando los colores primarios, rojo, verde y azul. Las simulaciones por ordenador sugieren que, mediante una arquitectura similar, se podrían crear unas lentes capaces de colimar muchas longitudes de onda diferentes, y no solo tres.

 

"Esto es un gigantesco paso adelante a la hora de fabricar una tecnología óptica plana en un tamaño muy reducido que supere las limitaciones de las lentes planas estándar, conocidas como difractivas", afirma Capasso. "También abre nuevas puertas a nuevas funcionalidades debido a la cantidad de espacio que se gana gracias a las metasuperficies".

 

La verdad es que se nos hace la boca agua al pensar en las posibilidades. Sin ser expertos en óptica, quién sabe si esto permitiría la utilización de una pantalla curva en un HMD que abarque por completo nuestro ángulo de visión y dejemos atrás la barrera de los apenas 100º de FOV que se pueden conseguir con las limitaciones de las lentes actuales. Sin duda, este descubrimiento tiene potencial para ser una verdadera revolución, y esperamos que otros desarrolladores de HMDs realicen alguna valoración del mismo lo antes posible. Por ahora, parece que en Google Glass están encantados.

Comentarios (15)

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  • La primera gran aplicación que se me ocurre es para ópticas variables de cámaras, en las que al prescindir de juegos de lentes correctores, se podría meter una óptica con aumentos en un dispositivo ultra ligero, léase un móvil o incluso un smartwatch...

    La segunda es aligerar los HMDs. Esto, junto con una pantalla curvada, haría posible tener unas gafas de realidad virtual en el tamaño de unas gafas reales, quizá algo más grandes, pero con dimensiones parecidas a las de unas gafas de sol estándar.
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  • chiro30

    Anónimo

    Me imaginé hace un tiempo atrás que todo esto lo del VR respecto a la pantalla terminará con un pantalla curva.
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  • por eso el imagen de Rony Abovitz en Twitter es eso del 'hombre invisible'. (que solo material meta puede cumplir)
    explicaba a Graeme Devine como funcionaria su aparato durante cenaban. (...was drawing pictures of black holes and photons...Graeme Devine)
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  •      dinodini:
     Cdaked:Bienvenidos al mundo de los Metamateriales. ¿Os imagináis un HMD invisible? ¿Que parezca que no lleváis nada y vosotros en otros mundos? Pero claro, eso no es posible. O tal vez sí.


    ¿Y eso de que sirve? ¿Que mas me da que el que entre en la habitación vea que llevo unas gafas o no pueda verlas? Lo importante es su tamaño, peso y comodidad de cargar con eso encima, y que sea invisible no las hace menos pesadas.


    En Realidad Aumentada yendo por la calle o en locales con otra gente, para que se te vea la cara. Piensa en Hololens y su aplicación de Skype. Si has contactado con seres queridos que están lejos, en otros países, querrás verles la cara, y ellos la tuya, que menos. Y para que te dejen entrar en los sitios a los que no les gusta que se lleven aparatos con cámaras, que ya hubo follón con las Google Glass, que no dejaban entrar en bares. Para que no te vean como un bicho raro, vamos. Incluyendo la policía.

    La invisibilidad controlada también haría totalmente transparentes las zonas de la pantalla que han de mostrar la luz del exterior, aunque la pantalla tuviera que ser de materiales opacos. El Magic Leap presuntamente bloquea la luz en la zona de la pantalla donde rebota el láser, por lo que intuyo que, desde fuera, se han de ver las siluetas opacas de las cosas ficticias que estás viendo. Si se hacen invisibles, nadie sabrá que son, si miras algo en realidad aumentada o virtual o no. Privacidad.

    ¿Has visto las pintas de la gente con Gear VR?

    Incluso en casa, con Realidad Virtual, a lo mejor a tu mujer o a tus hijos no les gusta que papi esté siempre con la cabeza metida en un trasto. La tendrás metida igual, pero ojos que no ven...




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  • Google Glass(grupoX) el grandre inversora de Magic Leap busca lentes superiores muy urgente igual como ML que quieren achicar su aparato

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