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Lentes de líquido
No esperamos mucho de la cámara de un teléfono celular. Por un lado, solo unos pocos teléfonos con cámara tienen un sistema de lentes capaz de enfocar automáticamente objetos a diferentes distancias, lo que genera muchas instantáneas borrosas.
Pero puede haber una solución al problema del enfoque del teléfono con cámara, y una que también podría encontrar usos en otros dispositivos. Saman Dharmatilleke, Isabel Rodríguez y colegas de la Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales en Singapur han propuesto reemplazar la lente de plástico estacionaria en la mayoría de los teléfonos con cámara con una gota de líquido, como agua, que podría enfocarse automáticamente variando la cantidad de presión aplicada a la gota. La lente del equipo no tiene partes móviles, lo que la hace resistente y usa solo un mínimo de electricidad, por lo que no agotaría la batería de un teléfono celular.
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Además, las propiedades ópticas de los líquidos pueden ser mejores que las del material de lentes estándar. El agua es más transparente a la luz que el vidrio o el plástico, dice Rodríguez. El agua no se raya y, en principio, no tiene defectos.
La tecnología, que apareció en línea en la edición del 26 de enero de Letras de física aplicada , se basa en el hecho de que una gota de un líquido con una alta tensión superficial tiene una curvatura natural similar a la de una lente convencional. Cuando se coloca la gota en un pozo pequeño y se le aplica presión, la curvatura de la gota se altera; más presión aumenta la curvatura y menos aplana la gota. A medida que cambia la curvatura, también lo hace la distancia focal del objetivo, lo que permite capturar una imagen clara desde varias distancias. En la mayoría de las cámaras, la función de enfoque automático mueve mecánicamente la lente sólida hacia adelante o hacia atrás para ajustar la distancia focal. Pero en una cámara de lente líquida, la gota permanece en su lugar y solo cambia su curvatura.
Los investigadores probaron diferentes tamaños de gotas, desde 100 micrones hasta 3 milímetros: todos respondieron a los cambios de presión en milisegundos. Por supuesto, cuanto más grande es la lente, más luz capta y más luz produce mejores imágenes. Pero cuando una gota se vuelve demasiado grande, es más difícil mantenerla estable. Hasta dos milímetros, la lente permanece perfectamente en la apertura por tensión superficial, dice Rodríguez. Necesitas agitarlo muy fuerte para que se mueva. Ella sospecha que las lentes de uno a dos milímetros de diámetro son ideales para la mayoría de los sistemas de imágenes miniaturizados.
Aunque este equipo no es el primero en utilizar líquido para lentes, es el primero en ajustar la distancia focal simplemente aplicando presión. En 2004, Philips anunció un sistema de lentes líquidas , utilizando una técnica llamada electrohumectación, que se basa en la conductividad eléctrica intrínseca de líquidos similares al agua. Con esta técnica, se aplica una corriente eléctrica a una lente líquida, alterando los enlaces de las moléculas del líquido, cambiando así la curvatura de la gota. En enero, la empresa francesa Varioptic introdujo un Teléfono móvil que contiene una lente líquida eléctricamente variable, que usa una versión de electrohumectación que, dice Rodríguez, es anterior al diseño de Philips.
Stein Kuiper, el investigador de Philips que desarrolló la técnica de electrohumectación para las lentes líquidas de su empresa, ve ventajas en el uso de presión en su lugar. Las propiedades eléctricas del líquido no son relevantes, lo que permite una gama más amplia de líquidos y, por lo tanto, las propiedades ópticas y mecánicas de la lente. Además, dice Kuiper, el voltaje requerido para cambiar la presión dentro de un sistema de lentes líquidas puede ser menor que el requerido en un sistema que usa electrohumectación. Por estas razones, dice, Philips ha acumulado derechos de propiedad intelectual sobre ambos tipos de lentes.
Actualmente, Dharmatilleke y su equipo se han asociado con una empresa local para afinar y fabricar su sistema de lentes líquidas, y están buscando la comercialización de la tecnología. Como señala Rodríguez, las aplicaciones de estos lentes se extienden más allá de los teléfonos con cámara, a cámaras web y dispositivos médicos portátiles.
Imágenes cortesía de Isabel Rodríguez en el Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales .