Eletrônica

Câmera inspirada em olhos de insetos tira foto em 180 graus

Câmera hemisférica inspirada em olhos de inseto tira foto de 180 graus
Cada pequeno olho, composto por uma microlente e um fotodetector em microescala, é um sistema de imagem separado - na imagem é possível ver as conexões flexíveis em forma de S que interligam os diversos "pequenos olhos".[Imagem: John Rogers Lab/University of Illinois at Urbana-Champaign]

Biomimetismo

Inspirando-se nos complexos olhos dos insetos, uma equipe interdisciplinar e internacional desenvolveu uma câmera digital hemisférica com um campo de visão grande-angular e imagens nítidas, sem aberrações.

Os seres humanos capturam as imagens utilizando duas lentes curvas, os cristalinos dos nossos olhos. Mesmo as câmeras digitais topo de linha têm apenas uma lente, e plana.

A nova câmera - uma meia bolha arredondada, semelhante ao olho saliente de uma mosca - é formada por 180 microlentes dispostas em hemisfério, o que lhe permite tirar fotos em quase 180 graus.

Os pesquisadores afirmam que será simples combinar duas dessas câmeras hemisféricas para obter uma fotografia de 360 graus em apenas uma tomada.

Câmera hemisférica

"O que temos, em certo sentido, são vários pequenos olhos em um único grande olho," disse o Dr. Yonggang Huang, da Universidade Northwestern, que havia criado um protótipo de câmera hemisférica em 2011, mas combinando uma lente com sensores planos:

Nesta nova versão, a câmera é verdadeiramente hemisférica.

"Cada pequeno olho, composto por uma microlente e um fotodetector em microescala, é um sistema de imagem separado," diz o pesquisador.

Contudo, quando são postos para trabalhar em conjunto, o "grande olho" captura uma imagem clara de cerca de 180 graus, em uma única tomada.

"Imagens de 180 graus com aberração zero são algo que só se pode obter com sensores de imagem que adotam leiautes hemisféricos - muito diferentes dos chips CCD planares encontrados nas câmeras comerciais," disse o Dr. John Rogers, membro da equipe.

Os olhos compostos dos insetos consistem de um conjunto de olhos menores chamados omatídeos. Cada pequeno olho é constituído por uma córnea e um cristalino independentes.

O número de omatídeos determina a resolução da visão do animal e varia amplamente entre os artrópodes. As libélulas, por exemplo, têm cerca de 28 mil pequenos olhos, enquanto as formigas operárias têm apenas 100. A câmera digital hemisférica fabricada pelos pesquisadores tem 180 omatídeos artificiais.

Câmera hemisférica inspirada em olhos de inseto tira foto de 180 graus
Os detectores eletrônicos e as microlentes - cada pequeno olho individual - são acoplados para evitar qualquer movimento relativo durante o processo de deformação. [Imagem: John Rogers Lab/University of Illinois at Urbana-Champaign]

Sensor 3D

A fabricação da câmera hemisférica começa com circuitos eletrônicos, fotodetectores e matrizes de lentes formadas em superfícies planas, utilizando técnicas avançadas adaptadas da indústria de semicondutores.

A matriz de lentes, feita de um material polimérico semelhante ao usado em lentes de contato, assim como os circuitos eletrônicos, são então alinhados e interligados.

A deformação definitiva é obtida por meio de uma pressão pneumática - um processo muito parecido com encher uma bexiga, mas com uma precisão e um controle muito maiores.

Os detectores eletrônicos e as microlentes - cada pequeno olho individual - são acoplados para evitar qualquer movimento relativo durante o processo de deformação.

As interconexões elétricas têm a forma de serpentina, a mesma usada na pele eletrônica e em outros circuitos eletrônicos flexíveis criados pela mesma equipe.

Paciência

Com este grande campo de visão, a nova tecnologia poderá ser usada em dispositivos de vigilância, na geração de imagens em procedimentos endoscópicos e em câmeras de visão total.

Contudo, transformar este protótipo de laboratório em um produto comercial exigirá superar desafios tanto no processo de fabricação, como na durabilidade do dispositivo final, o que deverá levar vários anos.

Bibliografia:

Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye
Young Min Song, Yizhu Xie, Viktor Malyarchuk, Jianliang Xiao, Inhwa Jung, Ki-Joong Choi, Zhuangjian Liu, Hyunsung Park, Chaofeng Lu, Rak-Hwan Kim, Rui Li, Kenneth B. Crozier, Yonggang Huang, John A. Rogers
Nature Physics
Vol.: 497, 95-99
DOI: 10.1038/nature12083




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