Las microcámaras son instrumentos de suma utilidad en desarrollos de tecnología a escala enfocada principalmente para uso clínico. Si bien son útiles para explorar ciertos aspectos del cuerpo humano e incluso manipular pequeños robots, estos sensores usualmente capturan imágenes borrosas.
Un nuevo desarrollo, surgido desde la investigación conjunta de profesionales de las universidades de Princeton y Washington, presenta un sensor de cámara del tamaño de un grano de sal, capaz de tomar registros visuales con una mejor definición y campo de visión.
Una poderosa cámara microscópica
Este nuevo aparato puede capturar imágenes con la misma calidad que una lente de cámara compuesta convencional que es más grande en volumen, de acuerdo al reporte de los investigadores, publicado en un artículo de Nature Communications.
Este sistema funciona gracias al trabajo conjunto del hardware de la cámara y un elemento de procesamiento computacional. Con este desarrollo, se podría llevar a cabo una endoscopia mínimamente invasiva, haciendo uso de robots médicos para diagnosticar y tratar enfermedades, obteniendo imágenes en buen registro. Combinando las matrices de miles de cámaras de este tipo, podrían usarse para la detección de escenas completas, convirtiendo superficies en cámaras.
Mientras que una cámara tradicional utiliza una serie de lentes curvas de vidrio o plástico para doblar los rayos de luz en el enfoque, el nuevo sistema óptico se basa en una tecnología llamada metasuperficie, que se puede generar de manera muy similar a un chip de computadora. Ocupando únicamente medio milímetro de ancho, la metasuperficie está cubierta de 1,6 millones de postes cilíndricos, que como referencia se puede comprar cada uno aproximadamente con el tamaño del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).
Al comparar las imágenes producidas con este sistema frente a los resultados obtenidos con cámaras metasuperficiales más antiguas, las primeras presentaron un tamaño nanométrico comparable a las de la configuración de un lente tradicional, que es más de 500,000 veces más grande en volumen. Además, estos resultados corrigen distorsiones importantes de la imagen frente a las otras fotografías comparadas, mejorando los campos de visión y la capacidad para capturar todo el espectro de luz visible.
«Ha sido un desafío diseñar y configurar estas pequeñas nanoestructuras para hacer lo que quieras», dijo Ethan Tseng, estudiante y codirector del estudio. «Para esta tarea específica de capturar imágenes RGB de gran campo de visión, anteriormente no estaba claro cómo codiseño los millones de nanoestructuras junto con algoritmos de posprocesamiento».
El trabajo de desarrollo de este proyecto sigue en curso. Heide y sus colegas ahora buscan agregar más habilidades computacionales a la cámara. Además de optimizar la calidad de la imagen, les gustaría sumar capacidades para la detección de objetos y otras capacidades de detección importantes para la medicina y la robótica.
Heide también anticipó el uso de imágenes ultracompactas para crear «superficies como sensores». «Podríamos convertir superficies individuales en cámaras que tengan una resolución ultra alta, por lo que ya no necesitaría tres cámaras en la parte posterior de su teléfono, pero toda la parte posterior de su teléfono se convertiría en una cámara gigante. Podemos pensar en formas completamente diferentes de construir dispositivos en el futuro», dijo en conversación con Princeton.