STATI UNITISviluppati dei sensori di profondità miniaturizzati all’avanguardia

BOSTON - Una nuova ricerca ispirata a un tipo particolare di ragno, per la precisione il ragno saltatore, ha permesso di sviluppare dei sensori in grado di percepire la profondità. Questi innovativi sensori sono stati realizzati dai ricercatori della School of Engeneering and Applied Science dell’Università di Harvard (SEAS) e potranno essere impiantati su dispositivi come microrobot, automobili, smartphone e console per videogiochi.
Come detto, il lavoro ha preso spunto dall’osservazione delle acrobazie del ragno saltatore, un tipo di aracnide che sebbene abbia un cervello molto piccolo dispone di un’eccezionale percezione della profondità. Questa gli consente di avventarsi con estrema precisione su bersagli anche molto distanti. Per ottenere tale risultato il ragno saltatore sfrutta i molteplici strati di retine semitrasparenti presenti in ciascuno dei suoi occhi. L’immagine più nitida in un occhio e più sfocata in un altro fa emergere la profondità di messa a fuoco e ciò consente al ragno di giudicare la distanza precisa da coprire tramite il salto.
Prendendo spunto da questa particolarità, i ricercatori di Harvard hanno sviluppato un nuovo obbiettivo che è stato denominato “metalens”, i cui dettagli sono stati descritti in un articolo pubblicato sulla rivista di settore Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS).
Tecnicamente, il dispositivo combina un metallo piatto multifunzionale con un algoritmo ultra efficiente che misura la profondità molto rapidamente. Zhujun Shi, co-autore della ricerca, ha spiegato che «il design ottico e la nanotecnologia ci stanno finalmente permettendo di esplorare sensori di profondità artificiali e altri sistemi di visione diversi ed efficaci».
In effetti, molti degli odierni sensori di profondità utilizzano fonti di luce integrate e telecamere multiple per misurare la distanza. Ad esempio, il riconoscimento facciale sfrutta migliaia di punti laser per mappare i contorni del viso. Purtroppo, soluzioni come queste occupano spazio e non sono adatte per dispositivi di piccole dimensioni con potenza di calcolo limitata.
Grazie ai metalens, invece, il team di ricercatori è riuscito a produrre contemporaneamente due immagini con una differente sfocatura. «Invece di usare strati multipli di retina per catturare più immagini simultaneamente, come fanno i ragni saltatori, i metalens dividono la luce e generano due immagini diverse, affiancate su un fotosensore», ha dichiarato Shi. Subentra poi l’algoritmo, che interpreta le due immagini e costruisce una mappa di profondità per rappresentare la distanza dell’oggetto.
Questo innovativo approccio alla realizzazione di sensori computazionali apre le porte a molteplici possibilità. I metalens, infatti, possono implementare in modo molto più efficiente e veloce sia funzioni ottiche esistenti che nuove. Avendo poi ingombri e complessità molto inferiori rispetto agli attuali prodotti, possono essere integrati in dispositivi molto piccoli, o permettere di ridurre le dimensioni di quelli esistenti. Si pensa già di installarli, ad esempio, a bordo di microrobot oppure all’interno di piccoli dispositivi indossabili o in visori molto compatti per la realtà virtuale.