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Cámaras de teléfonos móviles que hacen zoom
Si bien cada generación de cámaras de teléfonos móviles captura más megapíxeles, las imágenes aún no pueden igualar la calidad de las tomadas con cámaras independientes. La principal razón: la lente. En la cámara de un teléfono móvil, las lentes integradas se congelan en su lugar, sin la capacidad de acercar físicamente un sujeto.
Este novedoso diseño de lente tiene la capacidad de hacer zoom de un teleobjetivo de 40 milímetros de largo, aunque solo tenga 5 milímetros de grosor. El truco consiste en recoger la luz del borde exterior (el anillo oscuro); refléjelo dentro de la lente ocho veces, usando espejos en la parte delantera y trasera; y enfóquelo en un sensor de cámara.
Pero ahora investigadores de la Universidad de California, San Diego (UCSD), que trabajan con una empresa de óptica con sede en Illinois Enfoque distante , han desarrollado un nuevo tipo de lente que podría permitir que las cámaras de los teléfonos móviles tomen primeros planos. Joseph Ford , profesor de ingeniería eléctrica e informática en UCSD, y su grupo han desarrollado una lente de cinco milímetros de grosor que tiene la potencia de un sistema óptico que suele tener 40 milímetros de largo. El novedoso diseño del grupo recoge la luz y la refleja dentro de la lente para obtener la trayectoria óptica completa de 40 milímetros, y luego enfoca la luz en el sensor de la cámara. Ford dice que las lentes podrían usarse, además de las cámaras de teléfonos móviles, en cualquier situación en la que se necesite una cámara pequeña y liviana pero poderosa, desde un telescopio hasta un sistema de imágenes militar. Agencia de Proyectos de Investigación como parte del programa de imágenes MONTAGE.
La investigación se basa en una tecnología llamada sistema óptico plegado, que se puede encontrar hoy en algunos telescopios. En estos telescopios, se utilizan una serie de lentes y espejos separados para aumentar la distancia que viaja la luz antes de llegar al sensor de imagen, una distancia conocida como distancia focal. La luz se recolecta usando una lente en un extremo, se refleja entre espejos y luego se enfoca en un sensor. Cuanto mayor sea la distancia focal de un sistema, más grande aparecerá la imagen final. El grupo de Ford comprimió esta idea en una nueva lente delgada y la diseñó de tal manera que la luz se refleja dentro de la lente ocho veces antes de llegar al sensor.
Para hacer esto, los investigadores realizaron modificaciones extremas a una lente tradicional. Primero, utilizaron el mecanizado con diamante para tallar superficies de espejos en un material de lente llamado fluoruro de calcio. Los espejos dirigen la luz, alterando su trayectoria para que toda la luz converja en el sensor de la cámara. En segundo lugar, recubrieron tanto el frente como la parte posterior del fluoruro de calcio con espejos para que la luz se refleje dentro de la lente.La clave para que esta lente funcione es la alineación precisa entre los espejos, que se logra mecanizándolos todos a partir de una sola pieza. .
El espejo en la parte frontal de la lente bloquea aproximadamente el 90 por ciento de la luz para que no entre, dice Ford, lo que puede reducir el contraste en una imagen. Sin embargo, incluso con tanta luz bloqueada, dice, la cámara del grupo pudo funcionar casi tan bien como una lente convencional casi diez veces más larga, produciendo imágenes que son solo un poco menos nítidas que las creadas con una cámara tradicional, en la que El 100 por ciento de la luz de una imagen pasa a través de la lente.
Al bloquear la lente, como ha hecho el grupo, aparece un anillo pequeño y difuso alrededor de la imagen. Sin embargo, este anillo tiene un diámetro de aproximadamente un micrómetro y, dado que la mayoría de los sensores de luz en las cámaras solo son sensibles a una resolución de dos micrómetros, el anillo es indetectable. Si tuviera un detector perfecto con resolución infinita, esto sería un desastre, dice Ford. Pero funciona bien para el tipo de sensores que encontraríamos para [cámaras digitales].
La investigación de UCSD se aprovecha de un sistema óptico conocido, dice José Saisián , profesor de ciencias ópticas y astronomía en la Universidad de Arizona, en Tucson, pero admite que el diseño es único. Creo que tiene algún mérito, dice. Tomaron esta idea, la analizaron bien y puede tener algunas aplicaciones interesantes.
Ford reconoce que hubo algunos inconvenientes en el prototipo inicial del grupo. El primer prototipo tenía una profundidad de enfoque limitada, por ejemplo, lo que significaba que cualquier cosa aproximadamente a dos pulgadas delante o detrás del punto de enfoque de la lente se verá borrosa. Sin embargo, dice, su equipo ha explorado lentes de diferentes formas que aumentan la profundidad de enfoque y ha construido prototipos de cámaras exitosos. Un segundo prototipo más pequeño, que usaba un corte de una lente redonda, coincidía con la profundidad de campo de la cámara convencional. Ford afirma que el generador de imágenes de tercera generación, que ahora se está probando, será aún más pequeño.