uma, Ilustrações esquemáticas de uma câmera ultrafina de inspiração biológica. A câmera ultrafina de inspiração biológica apresenta matrizes de microlentes invertidas (iMLA), matrizes de abertura multicamadas (MAAs), espaçadores de lacuna, e matrizes de sensores de imagem CMOS (CMOS ISA). b, Uma imagem óptica transversal de iMLAs e MAAs. c, As imagens capturadas da matriz de um papagaio vermelho. e, Fotografias de uma câmera compacta comercializada (superior) e a câmera com matriz ultrafina (inferior) para comparar o desempenho da imagem com uma lente de número f comparável. Uma imagem de papagaio vermelho adquirida por f. a câmera comercializada e g. o único canal da câmera com matriz ultrafina. h. Imagem reconstruída de vários canais. Crédito:por Kisoo Kim, Kyung-Won Jang, Jae-Kwan Ryu e Ki-Hun Jeong
Os sistemas de visão na natureza fornecem inspiração de design óptico intrigante para sistemas de imagem ultracompactos. Cientistas da Coreia do Sul demonstraram agora uma câmera ultrafina de olho de inseto totalmente embalada, que oferece imagens de alto contraste e super-resolução usando novos materiais e técnicas ópticas. Esta câmera de matriz ultrafina pode ter uso prático em dispositivos móveis, veículos de vigilância avançados, e endoscópios sem reserva técnica.
O olho composto de um inseto tem características visuais superiores, como amplo ângulo de visão, alta sensibilidade ao movimento, e grande profundidade de campo, mantendo um pequeno volume de estrutura visual com um pequeno comprimento focal. Entre eles, Xenos peckii , um endoparasita de vespas de papel, tem olhos com centenas de fotorreceptores em uma única lente - ao contrário de olhos compostos convencionais com algumas células sensíveis à luz em um orifício individual. Esta estrutura única oferece maior resolução visual do que os olhos de outros insetos. o Xenos peckii o olho também percebe imagens parciais através de copos pigmentados que bloqueiam a luz que entra entre os ilhós.
Inspirado em Xenos peckii estrutura do olho, uma equipe de pesquisa KAIST liderada pelo professor Jeong Ki-Hun demonstrou uma câmera ocular ultrafina de inseto totalmente embalada. Eles desenvolveram uma configuração única e nova de elementos micro-ópticos para suprimir completamente o ruído óptico entre as microlentes enquanto reduzem a espessura da câmera. Este componente óptico foi integrado com um sensor de imagem semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) e a espessura final da lente da câmera totalmente embalada é de apenas 740 μm.
A câmera de matriz ultrafina totalmente embalada demonstrou com sucesso imagens de matriz clara de alto contraste adquiridas de microlentes minúsculas. Para melhorar ainda mais a qualidade da imagem capturada, eles discutiram o princípio da visão dos olhos dos insetos e combinaram as imagens da matriz em uma imagem por meio de imagens de super-resolução. Este trabalho também mostra a primeira demonstração de imagens de super-resolução, que adquire uma única imagem integrada com alto contraste e alto poder de resolução reconstruída a partir de imagens de matriz de alto contraste.
"Este trabalho relata a primeira demonstração de uma câmera ultrafina para imagens de alto contraste e super resolução. Acreditamos firmemente que nosso estudo fará avanços técnicos e também terá impactos significativos nas comunidades multidisciplinares de micro e nanotecnologia, extraindo insights de estruturas fotônicas naturais, "disse Jeong.
