¿Imaginas tener un sensor tan pequeño que no puedas cogerlo con las manos? Pues, realmente estamos cerca. Investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Washington han desarrollado un sistema de imágenes del tamaño de un grano de sal. Está construido sobre una llamada metasuperficie con 1,6 millones de postes cilíndricos y puede funcionar exactamente como el sensor de una cámara.
Las cámaras tradicionales utilizan lentes complejos de plástico y vidrio que desvían la luz hacia un sensor que envía las señales electrónicamente. La nueva solución se basa en metasuperficie, que, en pocas palabras, es una película delgada con elementos individuales en miniatura desarrollados para refractar la luz en cualquier dirección deseada.
Así es el nuevo desarrollo basado en metasuperficie, es similar a un sensor fotográfico con el tamaño de un grano de sal
El nuevo desarrollo cuenta con postes cilíndricos sobre una llamada metasuperficie. Cada poste actúa como una antena óptica, recibiendo luz, para dar forma un resultado de onda óptica y posteriormente, gracias a los algoritmos de IA, el resultado es una imagen de alta calidad a todo color. Vaya, estaríamos ante lo que podríamos decir que es un sensor fotográfico en miniatura.
La innovación es obtener el diseño adecuado de los tubos y desarrollar el algoritmo de procesamiento de señal adecuado que puede producir una imagen real. Esto ha permitido que la cámara basada en metasuperficie capturara una foto a todo color en lugar de actuar como un láser que producía imágenes borrosas y distorsionadas con un campo de visión limitado.
Los investigadores compararon las imágenes producidas con su sistema con los resultados de cámaras de metasuperficie anteriores, así como con las imágenes capturadas por una óptica compuesta convencional que utiliza una serie de seis lentes refractivas. Aparte de un poco de desenfoque en los bordes del marco, las imágenes de la cámara de tamaño nanométrico eran comparables a las de la configuración de lente tradicional, que es más de 500.000 veces mayor en volumen.
«Ha sido un desafío diseñar y configurar estas pequeñas microestructuras para hacer lo que uno quiere», dijo Ethan Tseng, un Ph.D. en ciencias de la computación. estudiante de Princeton que codirigió el estudio. «Para esta tarea específica de capturar imágenes RGB de gran campo de visión, es un desafío porque hay millones de estas pequeñas microestructuras y no está claro cómo diseñarlas de manera óptima».
La aplicación principal de este nuevo tipo de cámara es mayormente médica: los robots podrán realizar una endoscopia mínimamente invasiva para diagnosticar y tratar enfermedades. Sin duda, en este campo se ha avanzado a pasos agigantados gracias a este tipo de innovaciones tecnológicas.
La fabricación de la metasuperficie se basa en nitruro de silicio, lo que significa que podrían producirse rápidamente a escala masiva a un costo menor que las lentes para cámaras convencionales. Esta es la primera vez que los investigadores utilizan un diseño en el que la tecnología óptica está en la parte delantera y el procesamiento neuronal funciona en la parte trasera. Los expertos creen que este avance abrirá las puertas a «formas completamente diferentes de construir dispositivos en el futuro».
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