Quando o primeiro filme completo feito com o avançado, o processo de três cores do Technicolor estreou em 1935, O New York Times declarou que "produziu no espectador toda a empolgação de estar em cima de um pico ... e vislumbrar um estranho, lindo e inesperado novo mundo. "

O Technicolor mudou para sempre a forma como as câmeras - e as pessoas - viam e vivenciavam o mundo ao seu redor. Hoje, há um novo precipício - este, oferecendo vistas de um mundo polarizado.

Polarização, a direção em que a luz vibra, é invisível ao olho humano (mas visível para algumas espécies de camarão e insetos). Mas fornece muitas informações sobre os objetos com os quais interage. Câmeras que veem luz polarizada são usadas atualmente para detectar tensão de material, aumentar o contraste para detecção de objetos, e analise a qualidade da superfície quanto a amassados ​​ou arranhões.

Contudo, como as primeiras câmeras coloridas, câmeras sensíveis à polarização da geração atual são volumosas. Além disso, muitas vezes dependem de peças móveis e são caras, limitando severamente o escopo de sua aplicação potencial.

Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson desenvolveram um sistema altamente compacto, câmera portátil que pode polarizar a imagem em um único tiro. A câmera em miniatura - do tamanho de um polegar - pode encontrar um lugar nos sistemas de visão de veículos autônomos, a bordo de aviões ou satélites para estudar a química atmosférica, ou ser usado para detectar objetos camuflados.

A pesquisa é publicada em Ciência .

"Esta pesquisa é revolucionária para imagens, "disse Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica na SEAS e autor sênior do artigo. "A maioria das câmeras pode detectar apenas a intensidade e a cor da luz, mas não consegue ver a polarização. Esta câmera é um novo olho na realidade, permitindo-nos revelar como a luz é refletida e transmitida pelo mundo que nos rodeia. "

"A polarização é uma característica da luz que é alterada após a reflexão de uma superfície, "disse Paul Chevalier, um pós-doutorado na SEAS e co-autor do estudo. "Com base nessa mudança, a polarização pode nos ajudar na reconstrução 3-D de um objeto, para estimar sua profundidade, textura e forma, e distinguir objetos feitos pelo homem dos naturais, mesmo que tenham a mesma forma e cor. "

Para desbloquear esse poderoso mundo de polarização, Capasso e sua equipe aproveitaram o potencial das metassuperfícies, estruturas em nanoescala que interagem com a luz em escalas de tamanho de comprimento de onda.

"Se quisermos medir o estado de polarização total da luz, precisamos tirar várias fotos ao longo de diferentes direções de polarização, "disse Noah Rubin, primeiro autor do artigo e pós-graduando no Laboratório Capasso. "Os dispositivos anteriores usavam peças móveis ou enviavam luz ao longo de vários caminhos para adquirir as várias imagens, resultando em ótica volumosa. Uma estratégia mais recente usa pixels de câmera especialmente padronizados, mas esta abordagem não mede o estado de polarização total e requer um sensor de imagem não padrão. Nesse trabalho, fomos capazes de pegar todas as óticas necessárias e integrá-las em um único, dispositivo simples com uma meta-superfície. "

Usando uma nova compreensão de como a luz polarizada interage com os objetos, os pesquisadores projetaram uma metassuperfície que usa uma matriz de nanopilares espaçados em comprimentos de onda para direcionar a luz com base em sua polarização. A luz então forma quatro imagens, cada um mostrando um aspecto diferente da polarização. Tomados em conjunto, eles fornecem um instantâneo completo da polarização em cada pixel.

O dispositivo tem cerca de dois centímetros de comprimento e não é mais complicado do que uma câmera em um smartphone. Com uma lente acoplada e uma capa protetora, o dispositivo tem o tamanho aproximado de uma pequena lancheira. Os pesquisadores testaram a câmera para mostrar defeitos em objetos de plástico moldados por injeção, levou para fora para filmar a polarização do pára-brisa do carro e até tirou selfies para demonstrar como uma câmera de polarização pode visualizar os contornos 3-D de um rosto.

"Esta tecnologia pode ser integrada aos sistemas de imagem existentes, como o do seu telefone celular ou carro, permitindo a ampla adoção de imagens de polarização e novas aplicações antes imprevistas, "disse Rubin.

"Esta pesquisa abre uma direção nova e empolgante para a tecnologia de câmeras com compactação sem precedentes, permitindo-nos imaginar aplicações na ciência atmosférica, sensoriamento remoto, reconhecimento facial, visão de máquina e muito mais, "disse Capasso.