Próxima generación: la cámara más pequeña del mundo
La matriz de captura Planar Fourier: se muestran dos cámaras completas (los cuadrados grandes), junto con los circuitos de soporte (a la izquierda) CORTESÍA DE PATRICK GILL, UNIVERSIDAD DE CORNELL
EL DISPOSITIVO: El Planar Fourier Capture Array (PFCA) es un gran nombre para una cámara diminuta. Con una centésima parte de un milímetro de espesor y medio milímetro en cada lado, el dispositivo microscópico no tiene lentes ni partes móviles, sino que está hecho de 4000 sensores de luz, los mismos píxeles de silicio delgados que se usan en computadoras y cámaras comerciales. El PFCA cuesta solo unos centavos y podría usarse en una variedad de aplicaciones científicas, desde cirugía hasta imágenes celulares, dicen los desarrolladores.
Imagen de la Mona Lisa (arriba) y reconstruida por el PFCA (abajo) CORTESÍA DE ALYOSHA MOLNAR, UNIVERSIDAD DE CORNELL
NOVEDADES: En 2007, la empresa electrónica taiwanesa Misumi afirmó haber fabricado la cámara más pequeña jamás creada: la «cámara serpiente»: un cilindro que mide 4,4 milímetros por 15…
Pero el PFCA deja a ambas cámaras en el polvo. Puede ser tan pequeño evitando el uso de lentes o espejos para enfocar la luz y confiando en la recolección de luz incidente. Cada sensor de la cámara está superpuesto con capas de rejilla metálica que difractan la luz, por lo que cada sensor captura la luz incidente desde algunas direcciones pero no desde otras. Luego, esa información de luz se analiza utilizando un principio matemático llamado transformada de Fourier para combinar la información de muchos sensores en una sola imagen de baja resolución.
La historia de las cámaras sin lentes es larga, David Brady, director de el Programa de Imágenes y Espectroscopia de la Universidad de Duke, que no participó en la investigación, dijo en un correo electrónico, pero el PFCA es especialmente interesante por su uso de componentes metálicos en el sensor para resolver los haces de luz.
IMPORTANCIA: La PFCA no tomará su próximo retrato familiar, pero puede arrojar luz sobre cosas que antes eran difíciles de ver, como espacios pequeños en el cuerpo. La cámara es lo suficientemente pequeña como para colocarla en la punta de una aguja utilizada durante la cirugía, dijo Alyosha Molnar, investigadora principal del proyecto en la Universidad de Cornell en Nueva York, para que los médicos puedan observar un tejido antes de cortarlo. El silicio también es flexible, por lo que la cámara se puede hacer en cualquier forma deseada.
Además, el PFCA se diseñó originalmente como parte de una herramienta de imágenes 3D, varias matrices de cámaras colocadas a cada lado de un objeto para tomar instantáneas desde cada dirección y combinarlas en una imagen 3D. Molnar y sus colegas todavía están desarrollando esta aplicación como una alternativa económica a la microscopía 3D actual. Nunca vamos a competir con los mejores microscopios en términos de resolución, dijo Molnar, pero todos cuestan decenas de miles de dólares, y esto costaría cinco dólares.
Píxeles PFCA individuales con rejilla metálica CORTESÍA DE PATRICK GILL, CORNELL LA UNIVERSIDAD
NECESITA MEJORAR: La cámara, tal como se desarrolló, no compite con las tecnologías existentes para ninguna aplicación en particular, dijo Brady, pero es una demostración interesante del potencial para integrar funciones novedosas en los detectores de luz.
Una limitación de la cámara es que la malla metálica de cada sensor en realidad absorbe mucha luz, dijo en un correo electrónico Douglas Lanman, investigador del MIT Media Lab que no participó en la investigación. Una pila de dos rejillas de este tipo solo deja pasar el 25 por ciento de la luz en el mejor de los casos, señaló, por lo que se necesita una exposición prolongada o una luz brillante para lograr una imagen perceptible. El equipo espera alterar las capas de metal para dejar entrar más luz y así capturar más información, dijo Molnar. Molnar también espera agregar filtros de color al proceso. Ahora mismo, todas las imágenes actuales de las cámaras son en blanco y negro o en blanco y verde.
Y, lo creas o no, Molnar quiere hacer la cámara aún más pequeña. La resolución es difícil, pero el tamaño es más fácil, dijo entre risas. Los píxeles que usamos son bastante grandes, según los estándares de píxeles, por lo que probablemente podríamos reducir el tamaño en un factor de 4 a 10 sin mucho trabajo.
PR Gill, et al., A micro -cámara a escala con captura de escena directa en el dominio de Fourier, Opt. Lett., ID:147442, 2011.
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