NUEVA GENERACION DE MINI-CAMARAS INTEGRADAS MONOLITICAMENTE

Año de inicio 2018
Organismo financiador AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION
Tipo de proyecto I+D COLAB. COMPETITIVA
Responsable científico Martí Sendra Javier
Resumen El anuncio del iPhone X de Apple ha creado a todos los fabricantes de teléfonos móviles la necesidad de incorporar cámaras 3D para “reconocimiento facial”. Estas cámaras no solo tienen aplicación en ciberseguridad y confianza digital, sino también en análisis biométrico, elusión de obstáculos y conducción autónoma, realidad aumentada, seguimiento de objetos, asistencia para personas con discapacidad visual o motora, entre otras. Esta tendencia de mercado ha situado a Photonic Sensors & Algorithms S.L. (PS&A), la empresa solicitante de este proyecto, en una posición privilegiada. El motivo es que PS&A ha desarrollado y patentado durante los últimos años mini-cámaras ultra-compactas (del orden de milímetros) con una sola óptica para el cálculo de distancias entre la cámara y los objetos en el mundo real, mercado en el que pretende ser líder global. Este tipo de cámaras con un solo objetivo tan solo han sido producidas por las compañías LYTRO y RAYTRIX, orientadas al mundo del cine y el control de calidad, ambas con cámaras de muy grandes dimensiones (del orden de decenas de centímetros). Las únicas soluciones actuales comparables a los productos de PS&A son las cámaras de luz estructurada (SL) del iPhone-X y de INTEL, la cámara Time of Flight (TOF) de Infineon y el tradicional par estéreo. Para conseguirlo, PS&A se alía en este proyecto con el Centro de Tecnología Nanofotónica de la Universitat Politècnica de Valencia (NTC-UPV), con el objetivo de combinar los vanguardistas procedimientos de caracterización de PS&A con los conocimientos y sofisticados equipos de alineamiento del NTC, para crear los primeros prototipos de una nueva generación de mini-cámaras para telefonía móvil (similares a las de la Figura 2a), alcanzando niveles más allá del estado del arte en cuanto a precisiones de alineamiento (inferiores a la décima de micra) y miniaturización. Además, gracias a su diseño y algoritmos de extracción de distancias asociados, dichas cámaras poseen prestaciones muy superiores a las implementaciones actuales, a un coste muy inferior, con un consumo de potencia radicalmente reducido, y con una carga computacional del orden del 1% de la utilizada por las mini-cámaras actuales, lo que permitiría obtener la imagen final en un tiempo muy inferior, ahorrar batería y permitir la realización de otras tareas debido al menor uso de procesador, así como hacer posible la utilización de cámaras de altas prestaciones en móviles con procesadores de bajo coste. Un problema adicional que plantea la producción de mini-cámaras en la actualidad está relacionado con su construcción, pues implica la fabricación de cada una de sus lentes (típicamente 6 o más) por separado y su posterior integración en un armazón, quedando separadas por cámaras de aire, lo que implica una fabricación laboriosa y un alineamiento complejo, difícilmente compatible con la producción en masa. Para solucionarlo, en una segunda fase del proyecto PS&A llevará un paso más allá su alianza con el NTC para desarrollar un revolucionario método de producción en masa de mini-cámaras de altas prestaciones. La clave de dicho proceso radica en la sustitución de las mencionadas cámaras de aire por un material sólido de propiedades muy similares a éste: un aerogel de sílice. Este material presenta todas las propiedades deseables para un medio en el que embeber las microlentes (dispersión cromática casi nula en todo el espectro visible, el índice de refracción más bajo conocido, lo que permite reducir el tamaño de la cámara, elevada transparencia, la menor densidad ya descrita y una elevada resistencia mecánica). El innovador uso de aerogeles que proponemos en este proyecto permitirá utilizar técnicas de procesado por oblea para la fabricación del sistema de lentes de la mini-cámara a costes muy competitivos. Además de conservar las ventajas de las cámaras del objetivo anterior, esta segunda mejora permitirá producir mini-cámaras que A) sean autosoportadas y estén ditotip