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Câmera do tamanho de um grão de sal grosso produz imagens em alta resolução

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Pesquisadores das Universidades de Washington e Princeton, ambas nos EUA, desenvolveram uma nova câmera ultracompacta que tem o tamanho de um grão de sal grosso. O dispositivo consegue captar imagens tão nítidas e coloridas quanto aquelas obtidas por meio de câmeras convencionais 500 mil vezes maiores.

O sistema utiliza uma tecnologia conhecida como metassuperfície — material semelhante ao vidro feito à base de nitreto de silício — que pode ser produzida em escala industrial, como acontece com chips de computadores comuns. Juntas, essas matrizes poderiam ser usadas para transformar superfícies inteiras, como a traseira de um smartphone, em câmeras altamente eficientes.

“Com o design do hardware da câmera e do processamento computacional trabalhando em conjunto, o sistema também permite a criação de um dispositivo de endoscopia minimamente invasivo, com robôs médicos construídos para diagnosticar e tratar doenças”, explica o professor de informática Felix Heide, autor principal do estudo.

Grão de sal

Câmeras digitais comuns usam vários pedaços de vidros curvos ou plásticos para formar as lentes que direcionam a luz para o processador. Essa nova microcâmera utiliza uma metassuperfície de apenas meio milímetro, cravejada por 1,6 milhão de pinos cilíndricos que funcionam como antenas ópticas.

Esquema de funcionamento da câmera ultracompacta (Imagem: Reprodução/Princeton University)
Esquema de funcionamento da câmera ultracompacta (Imagem: Reprodução/Princeton University)

Com a ajuda de algoritmos de aprendizagem de máquina especializados, o dispositivo é capaz de produzir imagens em alta resolução, com um campo de visão maior e cores mais vibrantes do que qualquer outra câmera de metassuperfície já fabricada até hoje utilizando tecnologias semelhantes.

“Uma inovação importante na criação da câmera foi o design integrado da superfície óptica e os algoritmos de processamento de sinal que produzem a imagem. Isso aumentou o desempenho da câmera em condições de luz natural, em contraste com as câmeras de metassuperfície anteriores que exigiam luz laser pura para produzir imagens de alta qualidade”, acrescenta Heide.

Imagens RGB

Projetos anteriores de lentes de metassuperfície ultracompactas sofriam grandes distorções de imagens, com pequenos campos de visão e dificuldade para capturar todo o espectro de luz visível, conhecido como RGB — padrão que combina vermelho, verde e azul para produzir tons diferentes.

Imagem produzida por câmeras ultracompactas anteriores (à esquerda) e imagem em alta resolução feita pela câmera de metassuperfície (Imagem: Reprodução/Princeton University)
Imagem produzida por câmeras ultracompactas anteriores (à esquerda) e imagem em alta resolução feita pela câmera de metassuperfície (Imagem: Reprodução/Princeton University)

Essa nova abordagem utiliza um simulador computacional que automatiza as diferentes configurações das nanoantenas ópticas, reduzindo drasticamente o tempo de processamento e a quantidade de memória necessária para produzir imagens nítidas, em alta resolução e sem distorções no espectro RGB.

“Poderíamos transformar superfícies individuais em câmeras mais eficientes, para que você não precisasse ter três lentes na parte de trás do seu celular. A traseira inteira do telefone se tornaria uma câmera gigante. Podemos pensar em maneiras completamente diferentes de construir dispositivos no futuro, já que as possibilidades são infinitas”, encerra Felix Heide.

Fonte: Canaltech

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