a, Schematiska illustrationer av en biologiskt inspirerad ultratunn kamera. Den biologiskt inspirerade ultratunna kameran har inverterade mikrolinsuppsättningar (iMLA), flerskiktade bländaruppsättningar (MAA), mellanrum, och CMOS bildsensorsystem (CMOS ISA). b, En optisk tvärsnittsbild av iMLA och MAA. c, De fångade matrisbilderna av en röd papegoja. e, Fotografier av en kommersialiserad kompaktkamera (övre) och den ultratunna kameran (nedre) för att jämföra bildprestanda med ett jämförbart objektiv med f-nummer. En röd papegojsbild som förvärvats av f. den kommersialiserade kameran och g. den enda kanalen för den ultratunna kameran. h. Rekonstruerad bild från flera kanaler. Upphovsman:av Kisoo Kim, Kyung-Won Jang, Jae-Kwan Ryu och Ki-Hun Jeong
Visionssystem i naturen ger spännande optisk designinspiration för ultrakompakta bildsystem. Forskare i Sydkorea har nu visat upp en fullförpackad ultratunn insektsögonkamera, som erbjuder hög kontrast och superupplöst avbildning med hjälp av nya optiska material och tekniker. Denna ultratunna kamera kan ha praktisk användning i mobila enheter, avancerade övervakningsfordon, och endoskop utan teknisk reservation.
En insekts sammansatta öga har överlägsna visuella egenskaper såsom vid betraktningsvinkel, hög rörelsekänslighet, och stort skärpedjup med bibehållen liten volym visuell struktur med liten brännvidd. Bland dem, Xenos peckii , en endoparasit av pappers getingar, har ögon med hundratals fotoreceptorer i en enda lins-till skillnad från konventionella sammansatta ögon med några ljuskänsliga celler i ett enskilt ögla. Denna unika struktur erbjuder högre visuell upplösning än andra insektsögon. De Xenos peckii ögat uppfattar också partiella bilder genom pigmenterade koppar som blockerar inkommande ljus mellan öglorna.
Inspirerad av Xenos peckii ögonstruktur, ett KAIST-forskargrupp ledd av professor Jeong Ki-Hun visade upp en förpackad ultratunn insektsögonkamera. De utvecklade en unik och ny konfiguration av mikrooptiska element för att helt undertrycka det optiska bruset mellan mikrolinser samtidigt som kameratjockleken minskas. Denna optiska komponent integrerades med en kompletterande bildsensor av metalloxidhalvledare (CMOS) och den slutliga tjockleken på den fullförpackade kameralinsen är endast 740 μm.
Den fullt förpackade ultratunna kameran har framgångsrikt visat tydliga högkontrastbilder med hög kontrast från små mikrolinser. För att ytterligare förbättra bildkvaliteten för den tagna bilden, de har diskuterat synprincipen för insektsögon och kombinerat arraybilderna till en bild genom superupplöst avbildning. Detta arbete visar också den första demonstrationen av superupplöst bildbehandling, som förvärvar en enda integrerad bild med hög kontrast och hög upplösningseffekt rekonstruerad från bilder med hög kontrast.
"Detta arbete rapporterar den första demonstrationen av en ultratunn kamera med hög kontrast och superupplösning. Vi tror starkt att vår studie kommer att göra tekniska framsteg och också ha betydande effekter på multidisciplinära samhällen inom mikro- och nanoteknik, gruvinsikt från naturliga fotoniska strukturer, sa Jeong.
