Figura 1. Occhio Xenos peckii naturale e ispirazione biologica per la fotocamera digitale ultrasottile. Credito:Luce:Scienza
Il sistema visivo di Xenos peckii, un endoparassita delle vespe di carta, dimostra vantaggi distinti per l'alta sensibilità e l'alta risoluzione, diverso dagli occhi composti della maggior parte degli insetti. Ispirato dalle loro caratteristiche uniche, un team KAIST ha sviluppato una fotocamera digitale ultrasottile che emula gli occhi unici di Xenos peckii.
La fotocamera digitale ultrasottile offre un ampio campo visivo e un'alta risoluzione in un corpo più sottile rispetto ai sistemi di imaging esistenti. Dovrebbe supportare varie applicazioni, come apparecchiature di monitoraggio, dispositivi di imaging medico, e sistemi di imaging mobili.
Il professor Ki-Hun Jeong del Dipartimento di ingegneria biologica e cerebrale e il suo team sono noti per imitare gli organi visivi biologici. La ricerca passata del team include una lente LED basata sui segmenti addominali delle lucciole e strutture antiriflesso ispirate alla biologia.
Recentemente, la domanda di fotocamere digitali ultrasottili è aumentata, grazie alla miniaturizzazione dei dispositivi elettronici e ottici. Però, la maggior parte dei moduli della fotocamera utilizza più obiettivi lungo l'asse ottico per compensare le aberrazioni ottiche, risultando in un volume maggiore e una lunghezza totale della traccia più spessa delle fotocamere digitali. Risoluzione e sensibilità sarebbero compromesse se questi moduli dovessero essere semplicemente ridotti in dimensioni e spessore.
Per affrontare questo problema, il team ha sviluppato componenti micro-ottici, ispirato al sistema visivo di Xenos peckii, e li ha combinati con un sensore di immagine CMOS (complementary metal oxide semiconductor) per ottenere una fotocamera digitale ultrasottile.
Figura 2. Immagini ottiche catturate dalla fotocamera digitale ultrasottile bioispirata. Credito:Luce:Scienza
Questa nuova fotocamera, misurando meno di 2 mm di spessore, emula gli occhi di Xenos peckii utilizzando dozzine di array di microprismi e array di microlenti. Una coppia di microprismi e microlenti forma un canale e il mezzo che assorbe la luce tra i canali riduce la diafonia ottica. Ogni canale cattura l'immagine parziale con un orientamento leggermente diverso, e le immagini parziali recuperate vengono combinate in un'unica immagine, garantendo così un ampio campo visivo e un'alta risoluzione.
Il professor Jeong ha detto, "Abbiamo proposto un nuovo metodo per fabbricare una fotocamera ultrasottile. Come primo modello ispirato agli insetti, fotocamera ultrasottile che integra una microcamera su un convenzionale array di sensori di immagine CMOS, il nostro studio avrà un impatto significativo nell'ottica e nei campi correlati".
Questa ricerca, guidato da Ph.D. candidati Dongmin Keum e Kyung-Won Jang, è stato pubblicato in Luce:scienza e applicazioni il 24 ottobre, 2018.
