Una cámara con lente digital que enfoca cada píxel evitando distorsiones

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Un equipo de la Universidad Carnegie Mellon desarrolla una cámara que puede decidir qué partes de una escena deben estar nítidas. Este sistema logra que múltiples objetos a distintas distancias se vean enfocados al mismo tiempo. Para conseguirlo, combina lentes Lohmann con un modulador espacial de luz que ajusta el enfoque de manera individual para cada píxel. Este enfoque por píxel, o autofocus por píxel, supera las limitaciones de los sistemas ópticos tradicionales.

El sistema funciona con detección de contraste y de fase

La cámara no solo captura luz, sino que también la procesa. Emplea métodos de detección de contraste y de fase para analizar la escena en tiempo real. El modulador espacial de luz cambia la forma en que la luz viaja a través del sistema óptico. Esto permite que el software posterior corrija las aberraciones y seleccione el plano de enfoque óptimo para cada punto de la imagen. El resultado es una profundidad de campo extendida de manera artificial y controlada.

Esta tecnología podría transformar varios campos

Los investigadores señalan aplicaciones potenciales en microscopía, donde se podrían observar muestras tridimensionales con todo detalle en una sola toma. En el ámbito de la realidad virtual y aumentada, mejoraría la forma en que las cámaras perciben entornos complejos. Para los vehículos autónomos, ofrecería una percepción más clara y fiable del entorno, ya que todos los elementos, cercanos y lejanos, aparecerían enfocados simultáneamente. El sistema representa un cambio en el paradigma de capturar imágenes, pasando de una óptica fija a una que se adapta computacionalmente.

Ahora podrás hacer una foto de grupo donde, por fin, todos saldrán bien, incluso esa persona que nunca se queda quieta.

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La gestión térmica es un desafío crítico, ya que el procesamiento por píxel y el modulador espacial de luz generan calor concentrado.

Esto puede provocar ruido en la imagen y degradación del rendimiento, requiriendo disipadores complejos que aumentan el tamaño y costo del sistema óptico.

La dependencia de hardware externo es significativa, pues este nivel de procesamiento requiere una unidad de procesamiento de señal dedicada y de alto rendimiento.

Sin ella, la latencia en el ajuste de enfoque sería inaceptable, limitando su uso a aplicaciones muy específicas y encareciendo la solución completa.

Existen limitaciones físicas no mencionadas, como la sensibilidad extrema a vibraciones y desalineamientos mecánicos.

Cualquier imperfección en la fabricación o montaje de los elementos ópticos avanzados puede anular por completo la ventaja del enfoque individual, resultando en artefactos ópticos irreparables.