Investigadores de la Universidad de Princeton y de la Universidad de Washington crearon una cámara extremadamente pequeña, del tamaño de un grano de sal gruesa, con un excelente potencial para explorar el interior del cuerpo humano, entre otras cosas.
Esta pequeña cámara ciertamente no es la primera de su tamaño. En 2011, científicos desarrollaron una cámara de tamaño similar, sin embargo, la gran mejora con el avance de la nueva es una calidad de imagen enormemente mejorada.
En el pasado, las cámaras diminutas solo podían capturar imágenes borrosas y distorsionadas que ofrecían un campo de visión limitado, como explica el reporte del sitio web de Slash Gear. Pero desde Princeton compartieron una imagen que muestra la gran mejora en comparación con los sistemas de cámaras más antiguos y la nueva cámara creada en esta investigación.
La cámara del tamaño de un grano de sal gruesa puede capturar imágenes a todo color similares a las imágenes capturadas con una lente de cámara convencional con 500.000 veces más volumen.
Si bien la utilidad potencial en el entorno médico de cámaras como esta es alta, también se pueden usar en otros dispositivos, como robots extremadamente pequeños que les permiten tener una capacidad de detección enormemente mejorada.
El potencial de la cámara
Los investigadores confiaron en un diseño conjunto para el hardware de la cámara y la capacidad de procesamiento computacional para construir una cámara tan pequeña y de alta resolución.
Tras su desarrollo, creen que el sistema podría resultar en la creación de un endoscopio que sería mínimamente invasivo o robots médicos capaces de explorar el cuerpo humano para diagnosticar y tratar diversas enfermedades y afecciones.
Además, el tamaño muy pequeño de la cámara es ideal para mejorar la capacidad de generación de imágenes en cualquier tipo de robot donde existan limitaciones importantes de tamaño y peso.
Otra posibilidad interesante para el sistema de cámara es su potencial para ser utilizado para crear una serie de miles de sensores de cámara que permiten la detección de escena completa y la capacidad de convertir una superficie completa en una cámara.
La metasuperficie como clave de su desarrollo
Para crear el nuevo sistema óptico, los investigadores se basaron en algo llamado metasuperficie que se crea de manera similar a como se crea un chip de computadora. La metasuperficie tiene 1.6 millones de postes cilíndricos en su superficie, cada uno aproximadamente del tamaño del virus de la inmunodeficiencia humana.
Cada uno de esos postes cilíndricos tiene una forma única y funciona como una antena óptica y se requiere el diseño variable de los postes para dar forma a todo el frente de onda óptica.
Los investigadores utilizaron algoritmos de aprendizaje automático para controlar las interacciones de las publicaciones con la luz para producir imágenes de la más alta calidad con el campo de visión más amplio posible con una metasuperficie a todo color.
Una de las claves para permitir un rendimiento tan mejorado con esta cámara es el diseño integrado de la superficie óptica y los algoritmos de procesamiento de señales que producen la imagen. Al integrar el diseño de la superficie óptica y los algoritmos de procesamiento de señales, la cámara recibió un aumento significativo en el rendimiento en condiciones de luz natural.
Las cámaras de metasuperficie anteriores requerían luz láser en un laboratorio u otras condiciones ideales para producir imágenes de alta calidad.
Cuando las imágenes del nuevo sistema se comparan con las de sistemas similares en el pasado, el equipo de Princeton descubrió que, además de difuminar los bordes de la imagen, las imágenes tomadas por su sistema de cámara son comparables a las que utilizan una lente tradicional con más de 500.000 veces la volumen.