Una cámara capta la realidad con los ojos de un insecto

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El sensor de la cámara tiene una resolución similar a la de los ojos de una hormiga. / University de Illinois e Instituto Beckman.

La mayoría de los vertebrados, como los humanos, ven el mundo de la misma manera: la luz reflejada por los objetos atraviesa un par de lentes (el cristalino de los ojos) y es capturada por una serie de células fotorreceptoras (la retina). Sobre ese modelo natural se crearon las primeras cámaras fotográficas y se siguen haciendo las digitales. Pero la mayoría de los seres vivos, como muchos insectos o los crustáceos, tienen ojos compuestos formados por decenas, centenares y, a veces, miles de lentes. Ahora, un prototipo de cámara digital capta la realidad como un insecto.

Un equipo de investigadores ha creado la primera cámara que copia el funcionamiento del sistema visual de abejas, moscas o libélulas. Una pista sobre el reto que ha supuesto la da el hecho de que se hayan tenido que reunir más de una decena de expertos en óptica, electrónica e ingeniería de Estados Unidos, China, Corea del Sur o Singapur para crear la máquina. La han tenido que hacer desde cero. La tecnología actual copia demasiado la forma de ver de los humanos.

"Nuestro diseño es totalmente diferente. Las cámaras normales usan una única gran lente y un denso conjunto de fotodetectores sobre una geometría plana", dice el profesor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (Estados Unidos), John Rogers. "Nuestras cámaras de ojo de insecto utilizan un conjunto de microlentes, cada una emparejada a un solo fotodetector y agrupados sobre una superficie hemisférica", explica.

Con ese diseño toman lo mejor de la visión de los insectos. Los ojos de éstos y otros artrópodos cuentan con un gran número de pequeños ojos que funcionan de forma conjunta. Cada uno, llamados omatidios, está integrado por una córnea o lente, un cono cristalino y un elemento sensible a la luz en la base. El resultado es una visión panorámica excepcional y una profundidad de campo que jamás disfrutarán los humanos. Nada escapa a su campo de visión, ni el depredador ni la flor más lejana. Sin embargo, el precio a pagar es la resolución espacial, el detalle, que sí puede captar el ojo humano al poder focalizar su gran lente sobre un punto concreto. Son dos estrategias evolutivas diferentes.

Para fabricar la cámara, los investigadores tuvieron que crear primero una serie de lentes usando una superficie plana de un  polímero similar al de las lentes de contacto y emparejarlas con unos detectores electrónicos que hacían las veces del omatidio natural. Con precisión nanométrica, inflaron después la hoja para conseguir la forma semiesférica de los ojos compuestos, tal como explican en Nature. La clave aquí fue no deformar la lente. "La tecnología actual de imagen para cámaras es plana y nosotros hemos hecho un sistema curvilíneo. Hacer una matriz elástica de fotodetectores era fácil. Lo difícil era conseguir una lente semiesférica. Teníamos que asegurarnos de que la lente sufriera la menor tensión posible al estirarla", cuenta el ingeniero de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) y coautor del trabajo, Yonggang Huang.

Lo que la evolución ha tardado millones de años en hacer estos investigadores lo están replicando en unos pocos años. Aunque cada par lente-sensor sólo capta una pequeña porción de la escena, con la unión de más de un centenar han conseguido un campo de visión de 160º. De la interpretación conjunta de la imagen se encargan unos modelos ópticos que han diseñado.

"Hemos tomado fotografías, pero su resolución es aún modesta, equiparable a la de una hormiga colorada o un escarabajo de la corteza", aclara Rogers. "Para alcanzar el rango de una mantis religiosa o una libélula tendremos que aumentar el número de microlentes. Creemos que podemos lograrlo pero no en las actuales instalaciones que hemos usado en nuestra investigación académica", añade.

La última frase tiene su sentido cuando se les pregunta para qué puede servir una cámara con peor resolución espacial que las que se pueden comprar en la tienda. "La respuesta depende de varios detalles. En general, para campos de visión super gran angular, para una profundidad de foco extremadamente grande y para los sistemas que ofrecen una agudeza del movimiento mejorada,  el diseño de insecto es interesante", explica Rogers.

Con esas características, esta cámara podría superar a los actuales sistemas de videovigilancia, cámaras de uso militar o las que se utilizan en operaciones médicas con endoscopia. La industria militar y la médica son los principales candidatos para conseguir que la cámara que capta la realidad como un insecto salga de los laboratorios.

2 Comments
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