El desarrollo de vanguardia reduce drásticamente el tamaño y el peso de las lentes
Combinado con pantallas holográficas, acromatic metalens ofrece imágenes de alta resolución con menos fatiga visual en pantallas prometedoras de próxima generación
Samsung Electronics anunció hoy que ha publicado un documento conjunto de investigación con la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) detallando el desarrollo de un innovador metaleno acromático en la reconocida revista académica Nature Materials.
El artículo, titulado “Roll-to-plate printable RGB-achromatic metalens for wide-field-of-view holographic near-eye displays,” refleja los hallazgos de la investigación realizada por el equipo de investigación conjunto de Samsung y POSTECHa, en el que desarrollaron un metalens acromático libre de distorsiones de color y lo combinaron con pantallas holográficas para superar varias aberraciones ópticas. Esta innovación allana el camino para dispositivos y aplicaciones portátiles XR holográficos compactos pero de alta calidad en cámaras y sensores.
Dr. Seokil Moon de Samsung Research y el profesor Junsuk Rho de POSTECH lideraron el estudio, con los investigadores Minseok Choi, Joohoon Kim y Kilsoo Shin de POSTECH también enumerados como coautores del artículo.
Superar las Limitaciones Convencionales de Aberración Cromática para Lograr Metales Acromáticos Compactos
Un metaleno es una lente plana compuesta de estructuras a nanoescala capaces de controlar la difracción de la luz, lo que puede reducir drásticamente el tamaño y el grosor en comparación con las lentes ópticas convexas tradicionales.1 Por esta razón, ha sido reconocido como un componente óptico de próxima generación para aplicaciones en pantallas y cámaras, lo que ha provocado más de una década de investigación.
A pesar de estas ventajas, los metalenses han encontrado desafíos técnicos en el desarrollo de productos debido a la severa aberración cromática2 lo que conduce a una distorsión significativa de la imagen.
Los esfuerzos previos para eliminar la aberración cromática en metalenses se basaron en el diseño de metástasis individuales de forma independiente y posteriormente ensamblarlas sobre un sustrato. Como resultado, las interrelaciones entre las estructuras se pasaron por alto durante la fase de diseño, evitando la reducción completa de la aberración cromática en la lente final.
El equipo de investigación superó el desafío de la reducción de la aberración cromática al redefinir el enfoque de diseño convencional para metalenses. Al tener en cuenta las interrelaciones entre todas las metástasis durante la fase de diseño y diseñarlas simultáneamente, el equipo ha eliminado con éxito la aberración cromática después de la fabricación.
Además de eliminar la aberración cromática, los metalenos acromáticos desarrollados por el equipo también logran una distancia focal más corta, reduciendo significativamente el tamaño y el peso de la lente’.3
Mayor Resolución y Menos Cepa de Ojos con una Lente Única
Típicamente, las metalenses exhiben varias aberraciones ópticas más allá de la aberración cromática, con la distorsión de la imagen empeorando a medida que aumenta el tamaño de la pantalla. Estos problemas se han abordado tradicionalmente combinando múltiples lentes. Sin embargo, el equipo de investigación ha resuelto varios aberraciones ópticas dentro del dispositivo mediante la integración de un solo metaleno acromático con una pantalla holográfica, logrando un amplio campo de visión e imágenes de alta calidad sin distorsiones.
Además, a través de la validación técnica, el equipo de investigación ha demostrado que la sustitución de lentes y pantallas ópticas convencionales con metalenses acromáticos y pantallas holográficas permite la entrega de imágenes compactas, livianas y virtuales que causan menos fatiga visual.4
Se anticipa que los hallazgos de este estudio se aplicarán a dispositivos de medios inmersivos, como aquellos equipados con capacidades de realidad extendida (XR). También se utilizarán en varios sistemas ópticos —, incluidas pantallas, cámaras y sensores — para mejorar el rendimiento y reducir el tamaño.
A través de esta colaboración entre la industria y la academia, Samsung ha validado todo el proceso — desde la conceptualización de ideas innovadoras hasta la implementación — confirmando el potencial para avanzar en varios sistemas ópticos futuros y asegurar tecnologías de visualización de próxima generación.
Samsung sigue comprometido con los esfuerzos de investigación en curso, con el objetivo de asegurar tecnologías innovadoras que darán forma al futuro a través de colaboraciones continuas con la academia y otras iniciativas líderes en la industria.
1 Una lente convexa generalmente tiene un grosor de varios milímetros, a veces superior a un centímetro, mientras que las metalenses son mucho más delgadas, generalmente menos de 0.5 mm.
2 La aberración cromática, también llamada franjas de color, ocurre cuando una lente no enfoca todos los colores al mismo punto, creando franjas de colores a lo largo de los bordes de los objetos en las fotografías.
3 En comparación con los metalenses acromáticos propuestos anteriormente, esta investigación ha fabricado metalenses que son 3–5 veces más grandes en tamaño mientras mantienen la misma potencia de enfoque (apertura numérica).
4La calidad de la imagen se mejora en un 13% después de que las aberraciones se corrigen utilizando la pantalla holográfica. La calidad de la imagen se mide utilizando la relación pico señal-ruido (PSNR), que se usa ampliamente en el procesamiento de imágenes y señales.
Samsung News. Traducido al español
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