un, Illustrazioni schematiche di una fotocamera ultrasottile di ispirazione biologica. La fotocamera ultrasottile di ispirazione biologica è dotata di array di microlenti invertiti (iMLA), array di aperture multistrato (MAA), distanziatori, e array di sensori di immagine CMOS (CMOS ISA). B, Un'immagine ottica in sezione trasversale di iMLA e MAA. C, Le immagini catturate della matrice di un pappagallo rosso. e, Fotografie di una fotocamera compatta commercializzata (superiore) e della fotocamera ultrasottile in serie (inferiore) per confrontare le prestazioni dell'immagine con un obiettivo con numero f comparabile. Un'immagine di un pappagallo rosso acquisita da f. la fotocamera commercializzata e g. il singolo canale della telecamera ultrasottile in array. h. Immagine ricostruita da più canali. Credito:di Kisoo Kim, Kyung-Won Jang, Jae-Kwan Ryu e Ki-Hun Jeong
I sistemi di visione in natura forniscono un'intrigante ispirazione per il design ottico per i sistemi di imaging ultracompatti. Scienziati in Corea del Sud hanno ora dimostrato una fotocamera ultrasottile a occhi di insetto completamente confezionata, che offre immagini ad alto contrasto e super risoluzione utilizzando nuovi materiali e tecniche ottici. Questa fotocamera ultrasottile in serie potrebbe avere un uso pratico nei dispositivi mobili, veicoli di sorveglianza avanzata, ed endoscopi senza riserve tecniche.
L'occhio composto di un insetto ha caratteristiche visive superiori come un ampio angolo di visione, elevata sensibilità al movimento, e grande profondità di campo pur mantenendo un piccolo volume di struttura visiva con una piccola lunghezza focale. Tra loro, Xenos peckii , un endoparassita delle vespe di carta, ha occhi con centinaia di fotorecettori in una singola lente, a differenza degli occhi composti convenzionali con poche cellule sensibili alla luce in un singolo occhiello. Questa struttura unica offre una risoluzione visiva più elevata rispetto ad altri occhi di insetto. Il Xenos peckii l'occhio percepisce anche immagini parziali attraverso coppe pigmentate che bloccano la luce in ingresso tra gli occhielli.
Ispirato da Xenos peckii struttura dell'occhio, un gruppo di ricerca KAIST guidato dal professor Jeong Ki-Hun ha dimostrato una fotocamera ultrasottile per gli occhi degli insetti completamente confezionata. Hanno sviluppato una configurazione unica e nuova di elementi micro-ottici per sopprimere completamente il rumore ottico tra le microlenti riducendo allo stesso tempo lo spessore della fotocamera. Questo componente ottico è stato integrato con un sensore di immagine a semiconduttore a ossido di metallo complementare (CMOS) e lo spessore finale dell'obiettivo della fotocamera completamente confezionato è di soli 740 μm.
La fotocamera a matrice ultrasottile completamente confezionata ha dimostrato con successo immagini a matrice chiara ad alto contrasto acquisite da minuscole microlenti. Per migliorare ulteriormente la qualità dell'immagine acquisita, hanno discusso il principio di visione degli occhi degli insetti e hanno combinato le immagini della matrice in un'unica immagine attraverso l'imaging a super risoluzione. Questo lavoro mostra anche la prima dimostrazione dell'imaging a super-risoluzione, che acquisisce una singola immagine integrata ad alto contrasto e alto potere di risoluzione ricostruita da immagini array ad alto contrasto.
"Questo lavoro riporta la prima dimostrazione di una fotocamera ultrasottile a schiera per immagini ad alto contrasto e super risoluzione. Crediamo fermamente che il nostro studio farà progressi tecnici e avrà anche un impatto significativo sulle comunità multidisciplinari di micro e nanotecnologie, intuizioni minerarie da strutture fotoniche naturali, " ha detto Jeong.
