Câmera de um único píxel grava filmes holográficos

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/05/2025

C?mera de um p?xel

Se voc? se acostumou com a associa??o entre a quantidade de p?xeis e a qualidade de uma c?mera, ? melhor rever seus conceitos - de fato, embora os comerciais falem dos gigap?xeis, sempre houve outros fatores envolvidos na qualidade de captura de imagem de uma c?mera fotogr?fica ou filmadora.

Uma nova c?mera permite n?o apenas fotografar, mas tamb?m gravar v?deos tridimensionais, e fazer isto mesmo contando com um ?nico p?xel.

Al?m disso, a t?cnica permite obter imagens fora do espectro vis?vel e at? mesmo atrav?s de tecidos biol?gicos, abrindo as portas para a microscopia de v?deo hologr?fica.

Hologramas n?o s?o usados apenas como adesivos de seguran?a em cart?es de cr?dito, produtos eletr?nicos ou notas, eles tamb?m t?m aplica??es cient?ficas em sensores e em microscopia. Tradicionalmente, os hologramas s?o gravados usando um laser, mas recentemente t?m sido desenvolvidas t?cnicas que permitem gravar hologramas com luz ambiente ou mesmo com a luz refletida pela pr?pria amostra que est? sendo observada.

Existem duas t?cnicas principais que podem fazer isto: Uma, chamada "FINCH" (sigla em ingl?s para holografia de correla??o incoerente de Fresnel), utiliza um sensor de imagem 2D r?pido o suficiente para gravar v?deos, mas s? opera com luz vis?vel e com o campo de vis?o totalmente desobstru?do. A outra, chamada "OSH" (sigla em ingl?s para holografia de varredura ?ptica), utiliza um sensor de um p?xel e pode gravar atrav?s de meios de dispers?o e com luz fora do espectro visual, embora, na pr?tica, s? consiga registrar imagens de objetos im?veis.

Naru Yoneda e seus colegas da Universidade de Kobe, no Jap?o, dispuseram-se ent?o a criar uma nova t?cnica de grava??o de imagens hologr?ficas que combinasse o melhor desses dois mundos. E eles conseguiram.

Microsc?pio hologr?fico

Para lidar com o ponto fraco da OSH, que limita a velocidade, a equipe construiu uma configura??o que utiliza um microespelho digital de alta velocidade, um sistema microeletromec?nico (MEMS) capaz de projetar na amostra os padr?es de luz necess?rios para registrar o holograma. "Este dispositivo opera a 22 kHz, enquanto os dispositivos usados anteriormente tinham uma taxa de atualiza??o de 60 Hz. Essa ? uma diferen?a de velocidade equivalente ? diferen?a entre um idoso dando um passeio tranquilo e um trem-bala japon?s," comparou Yoneda.

O dispositivo n?o s? conseguiu gravar imagens 3D de objetos em movimento, como tamb?m permitiu construir um microsc?pio que consegue gravar um filme hologr?fico atrav?s de um objeto que espalha a luz - o cr?nio de um camundongo, para ser mais preciso.

Para aproximar a taxa de captura de quadros para a velocidade padr?o de atualiza??o de uma tela, a equipe usou uma t?cnica de compress?o chamada "amostragem esparsa", que funciona sem gravar todas as partes da imagem o tempo todo.

"Esperamos que esta t?cnica seja aplicada ? observa??o biol?gica tridimensional minimamente invasiva, porque ela permite visualizar objetos se movendo atr?s de um meio de dispers?o. Mas ainda h? obst?culos a serem superados. Precisamos aumentar o n?mero de pontos de amostragem e tamb?m a qualidade da imagem. Para isso, estamos tentando otimizar os padr?es que projetamos nas amostras e usar algoritmos de aprendizado profundo para transformar os dados brutos em uma imagem," finalizou Yoneda.

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