Engenhosidade científica significa que as câmeras ficam cada vez menores, e a última a aparecer não é apenas incrivelmente minúscula – o mesmo tamanho de um grão de sal – também é capaz de produzir imagens de qualidade muito melhor do que muitas outras câmeras ultracompactas .

Usando uma tecnologia conhecida como metassuperfície, que é coberta por 1,6 milhão de postes cilíndricos, a câmera é capaz de capturar fotos coloridas tão boas quanto as tiradas por lentes convencionais meio milhão de vezes maiores do que esta câmera em particular.

E a engenhoca super pequena tem o potencial de ser útil em uma ampla gama de cenários, desde ajudar robôs macios em miniatura a explorar o mundo até dar aos especialistas uma ideia melhor do que está acontecendo nas profundezas do corpo humano.

Micro câmera existente (esquerda) versus o novo modelo (direita). (Universidade de Princeton)

“Tem sido um desafio projetar e configurar essas pequenas microestruturas para fazer o que você quer”, disse o cientista da computação Ethan Tseng, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey.

“Para esta tarefa específica de capturar imagens RGB de grande campo de visão, não estava claro como projetar milhões de nanoestruturas juntamente com algoritmos de pós-processamento.”

Um dos truques especiais da câmera é a maneira como ela combina hardware com processamento computacional para melhorar a imagem capturada: algoritmos de processamento de sinal usam técnicas de aprendizado de máquina para reduzir o desfoque e outras distorções que, de outra forma, ocorrem com câmeras desse tamanho. A câmera usa software de forma eficaz para melhorar sua visão.

Mais adiante, esses algoritmos podem ser usados ​​para mais do que apenas aprimoramento de imagem. Eles podem ser implantados para detectar automaticamente objetos específicos que a câmera está procurando, como sinais de doenças dentro do corpo humano.

Esse processamento é adicionado à construção de metassuperfície que substitui o vidro curvo ou lentes de plástico usuais por um material de apenas meio milímetro de largura. Cada um dos 1,6 milhão de postes cilíndricos foi projetado individualmente para melhor capturar o que está na frente da câmera, com modelagem computacional usada para trabalhar a configuração ideal.

Uma ilustração da superfície da pequena câmera com seus muitos cilindros. (Universidade de Princeton)

“A importância do trabalho publicado é completar a tarefa hercúlea de projetar em conjunto o tamanho, a forma e a localização dos milhões de recursos da metassuperfície e os parâmetros do processamento pós-detecção para atingir o desempenho de imagem desejado”, disse o consultor de imagem de computador Joseph Mait de Mait-Optik, que não estava envolvido na pesquisa.

O nitreto de silício semelhante ao vidro de que a metassuperfície é feita é um material que se encaixa nos processos de fabricação de eletrônicos convencionais, o que significa que não deve ser muito difícil aumentar a produção dessas câmeras superminúsculos usando procedimentos e equipamentos que já estão no lugar.

Portanto, embora ainda haja muito trabalho a ser feito para levar isso do laboratório para uma linha de produção comercial, há bons sinais de que é possível. Uma vez feito isso, teremos acesso a câmeras super pequenas que também podem tirar uma foto decente.

Há outro uso potencial para câmeras em miniatura como esta: usá-las como uma camada de cobertura para transformar superfícies inteiras em câmeras, eliminando a necessidade de uma câmera convencional acima da tela de um laptop ou na parte de trás de um smartphone.

“Poderíamos transformar superfícies individuais em câmeras com resolução ultra-alta, para que você não precisasse mais de três câmeras na parte de trás do seu telefone, mas toda a parte de trás do seu telefone se tornaria uma câmera gigante”, diz o cientista da computação Felix Heide da Universidade de Princeton.

“Podemos pensar em maneiras completamente diferentes de construir dispositivos no futuro.”

A pesquisa foi publicada na Nature Communications

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