Desde hace ya casi doscientos años, y salvo alguna excentricidad, siempre hemos tomado fotografías igual: una lente que desvía los rayos de luz "creando una imagen en miniatura" y un dispositivo que registra dicha imagen. Ya sea una matriz de píxeles o una película fotosensible, el mecanismo siempre ha sido el mismo. Incluso nuestros ojos, con su cristalino y su retina, funcionan exactamente así.
El problema es que las lentes son un engorro: pese a los avances, las aberraciones y los problemas de enfoque son algo muy común. Y eso es algo que los científicos llevan años tratando de solucionar. Ahora, los japoneses de Hitachi han anunciado que va a poner a la venta la primera cámara sin lentes. ¿Podremos olvidarnos, por fin, de las fotos desenfocadas? Eso y mucho más.
Adiós a los problemas de enfoque
En realidad, la fotografía no ha ido nunca de captar la realidad, sino de producir objetos que nos parezcan iguales a esa realidad. El matiz es importante. Las capacidades y limitaciones de la visión humana juegan un papel muy importante en este juego: si no somos capaces de ver bien la imagen que crea la lente, no veremos bien lo que se registra en el sistema.
Eso quiere decir, la información de la imagen y lo que nosotros necesitamos para 'verla', lo óptico y lo visual son cosas que no tienen por qué ir unidas. Además, nuestros sistemas tradicionales tienen muchísima información redundante y, con una pequeña parte de la información que solemos recoger, podemos obtener los mismos resultados. En 2013, un equipo chino consiguieron hacer imágenes 3D usando un sólo pixel.
También en 2013, los laboratorios Bell desarrollaron una cámara sin lente que utilizaba una especie de cuadrícula con casillas que se abrían aleatoriamente. Al combinar varias tomas con esos patrones aleatorios obtenían suficiente información para obtener fotografías, que tampoco tenían problemas con el enfoque. El problema es que se necesitan más tomas de lo habitual y el proceso se alarga. Hace unos meses, la Universidad de Rice presentó también un modelo en el que estaba trabajando.
Cada vez más cerca de la "cámara sin lentes" comercial
Pero si el anuncio de Hitachi es interesante es porque quieren poner estas cámaras en el mercado para el año 2018. Esta cámara recurre a un sistema relativamente parecido al de la cámara de los Bell Labs, pero resuelven con un patrón de moiré y un algoritmo matemático los problemas que tenía esta. Por eso mismo, el enfoque se realiza a posteriori.
Usan una película con un patrón de círculos concéntricos que se sitúa justo sobre el sensor de imagen o dispositivo de registro. Este patrón proyecta una sombra sobre el sensor durante la captura de la imagen que comparado con un segundo patrón que se sobreimpone durante el procesamiento permite identificar el ángulo de incidencia de la luz. Con eso, el algoritmo (según explican, esencialmente una transformada de Fourier) consigue sacar la imagen final.
El sistema obtiene toda la información óptica necesaria y la ajusta a las necesidades visuales más tarde. La idea en sí es revolucionaria y, aunque no debemos esperar cámaras de uso diario del grosor de un folio en poco tiempo, es el tipo de tecnología ideal para pequeños robots, coches autónomos o cámaras de smartphones.
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