6 de septiembre de 2009

Realidad aumentada


Realidad aumentada (augmented reality) es un término acuñado hace años para referirse a la posibilidad de sobreimprimir datos sobre lo que estás viendo en ese momento; una especie de realidad virtual pero superpuesta con las imágenes reales. En las novelas de ciencia-ficción normalmente los autores imaginaban esto con implantes en el cerebro, simples gafas (William Gibson, "Luz virtual"), o por medio de lentillas (W. Gibson, "Neuromante"; Vernor Vinge).


Científicos de la Universidad de Washington han conseguido crear una lentilla con un LED rojo en el centro, controlado y alimentado mediante radiofrecuencia (foto inferior).
La idea es integrar en estas lentes cientos de LEDs, chips de radio, transistores de monocristal de silicio, antenas y resistencias de difusión, y, mediante una electrónica externa, imprimir gráficos, textos, advertencias... sobre la imagen que entra al ojo. Aunque la lentilla en sí mida 1,5cm², el area en sí para la parte optoelectrónica es muy pequeña, 1,2mm² (la pupila, vamos).

Hay 2 formas de crear una imagen: de forma pasiva o activa. Si la realidad aumentada se genera de forma pasiva, la luz natural que entra al ojo pasa por un LCD que se ocupa de modular la luz, dejando pasar uno u otro color, sin necesidad de una fuente de luz externa (como la que llevan las pantallas LCD detrás) ya que el ojo es un receptor de luz que necesita muy poca potencia (sólo algunos microwatios). Los colores no serían tan perfectos, pero la cantidad de energía que habría que mandar a la lentilla sería mucho más pequeña (los componentes electrónicos montados sobre ella no pueden superar los 45°C). De momento hay dificultades para crear dichos circuitos con suficiente contraste y más pequeños.

Los arrays de LEDs (matriz activa) son más sencillos de unir a la lentilla, pero se presenta un problema: el enfoque. Hay que, detrás del LED, a 360 micras de distancia, colocar una microlente (como las usadas para fabricar chips por microfotolitografía), para que la luz de éste se proyecte correctamente en la retina. La impresión sería de tener los gráficos a medio metro de distancia del ojo más o menos.
Ahora mismo se están ensayando prototipos en conejos (foto superior) con la idea de fabricar una matrix de 8x8 LEDs. La potencia necesaria para encenderlos viene de generadores de radiofrecuencia (por cuestiones de seguridad, limitados a unos 100μW), pero en un futuro las lentillas podrían ir alimentadas por energía solar (con un centímetro cuadrado de placas solares se pueden obtener 30μW, en interior).

Para embeber en una lentilla microestructuras metálicas (antenas), compuestos de semiconductores (optoelectrónica), circuitos de silicio CMOS (control de potencia y telecomunicación por radiofrecuencia), sistemas microelectromecánicos (MEMS, transductores y resonadores para la comunicacion RF) y sensores que reaccionen al entorno bioquímico (que podrían por ejemplo, usarse para mostrar en tiempo real la concentración de glucosa en una persona diabética) no pueden usarse los procesos normales de fabricación de circuitos integrados, ya que son térmica y químicamente incompatibles con el sustrato de polímero flexible de la lentilla.

Para evitar el problema, se fabrican los microcomponentes por separado, cada parte tiene conectores metálicos, y tiene una forma distinta. El sustrato para los microcomponentes es una lámina de 100 micras de tereftalato de polietileno (PET, como las botellas de Font Vella). Se crean por fotolitografía líneas de interconexión metálicas (ver primera foto). Donde se juntan las líneas hay huecos de 10 micras, que tienen en el fondo una aleación de bajo punto de fusión.

El sustrato de plástico se sumerge en un líquido y se hacen fluir los microcomponentes sobre él. Los huecos tienen la forma concreta del microcomponente que debe encajar en él. Cuando un componente cae sobre el hueco correcto, su parte metálica se pone en contacto con la aleación del fondo, y las fuerzas capilares hacen que el microcomponente se encaje perfectamente en el hueco. Cuando todas las piezas están en el sitio, se baja la temperatura del líquido para solidificar la aleación.

Las partes funcionales de la lentilla se encapsulan en polimetilmetacrilato (PMMA, se usaba para la primera generación de lentillas), dando como resultado una lentilla permeable a los gases, salvo en las partes donde están encapsulados los circuitos, que es ligeramente menos permeable a ellos (la retina absorbe parte del oxígeno que necesita directamente del aire).

P.D: las fotos en color son de "Terminator 4", que, si no lo habéis visto, habéis cometido el segundo mayor error del año (el primero será no ir a ver "Avatar" en diciembre).

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