Estas cámaras podrían usarse en casos donde son importantes los ángulos de visión amplios y donde el espacio es escaso; en sistemas avanzados de seguridad, por ejemplo, o en vehículos voladores no tripulados y endoscopios.
Los ojos de los insectos están compuestos por cientos o incluso miles de estructuras sensibles a la luz llamadas ommatidias. Cada una contiene una lente y un cono que canaliza la luz a un órgano fotosensible. Las largas y delgadas ommatidias se agrupan entre sí para formar el ojo hemisférico, con cada ommatidium apuntando en una dirección ligeramente diferente.
Estas estructuras dan a los insectos un amplio campo de visión, con los objetos de la periferia tan claros como los del centro del campo visual y alta sensibilidad de movimiento. También permite gran profundidad de campo: los objetos están enfocados, independientemente de si están lejos o cerca.
El mayor desafío para imitación de la estructura del ojo de un insecto en una cámara es que los equipos electrónicos generalmente son planos y rígidos, dice John Rogers, científico de materiales de la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign. "En biología, todo es curvo", señala.
El nuevo dispositivo, que Rogers y sus colegas describen en Nature, comprende una matriz de microlentes conectadas a montajes que imitan los conos canalizadores de luz de las ommatidias, colocados en capas sobre la parte superior de un conjunto flexible de fotodetectores de silicio.
Los pares de montaje de la lente están formados con un polímero elástico llamado elastómero. Un relleno de elastómero teñido con negro de acetileno rodea las estructuras, evitando que la luz se filtre entre ellas. La lente tiene aproximadamente un centímetro de diámetro.
"Todo es elástico y delgado, y lo inflamos como un globo" para que se curve como un ojo compuesto, explica Rogers.
El prototipo actual sólo produce imágenes en blanco y negro, pero Rogers dice que se podría hacer una versión a color con el mismo diseño.
Esta es la primera vez que los investigadores han hecho una cámara que funciona como un ojo compuesto, afirma Luke Lee, un bioingeniero de la Universidad de California, en Berkeley, que no participó del trabajo. El truco, dice, fue construir e integrar todas las partes de las ommatidias.
"Normalmente la gente sólo muestra una parte, la lente o el detector", subraya Lee. En 2006, por ejemplo, el grupo de Lee realizó matrices de ommatidias artificiales que tenían microlentes y conos que guiaban la luz, pero no tenían fotodetectores.
Lee asegura que Rogers hizo funcionar el dispositivo mediante la predicción de la mecánica de cómo se alargarían sus diseños antes de construirlos, para asegurarse que las lentes no se distorsionaran cuando el dispositivo fuera inflado, por ejemplo.
Rogers describe la cámara como un "ojo de insecto de baja gama". Contiene 180 ommatidias artificiales, aproximadamente el mismo número que en los ojos de las hormigas rojas (Solenopsis fugax) o de un escarabajo de la corteza (Hylastes nigrinus), insectos que no ven muy bien. Por el momento, los investigadores la han probado tomando fotos de dibujos sencillos lineales.
Teniendo los diseños básicos, dice Roger, su equipo ahora puede aumentar la resolución de la cámara incorporando más ommatidias. "Nos gustaría hacer una libélula, con 20.000 ommatidias", subraya, lo que requerirá cierta miniaturización de los componentes.
Alexandre Borst, quien construye robots voladores en miniatura en el Instituto de Neurobiología Max Planck, en Martinsried, Alemania, dice estar ansioso por integrar la cámara a sus máquinas. La amplia visión de campo de los insectos los ayuda a monitorear y estabilizar sus posiciones durante el vuelo; los robots con ojos compuestos artificiales podrían ser mejores aviadores, afirma Borst.
Rogers dice que su próximo proyecto es ir "más allá de la biología", inflando o desinflando la cámara para ajustar su campo de visión.
