Una nuova telecamera ultracompatta di ispirazione biologica

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24 Marzo 2020

telecamera ultrasottile

É stata creata una nuova telecamera ultrasottile di ispirazione biologica per immagini ad alto contrasto e ad alta risoluzione.

Questa telecamera ultrasottile può avere un uso pratico in dispositivi mobili, veicoli di sorveglianza avanzata ed endoscopi senza riserve tecniche.

I sistemi di visione in natura forniscono un’interessante fonte di ispirazione ottica per i sistemi di imaging ultracompatto.

Una fotocamera ultrasottile completamente compatta, che offre immagini ad alto contrasto e super risoluzione usando nuovi materiali e tecniche ottici è stata creata imitando gli occhi di un insetto.

Le strutture uniche dei sistemi di visione biologica in natura hanno ispirato gli scienziati a progettare sistemi di imaging ultracompatto.

Un gruppo di ricerca guidato dal professor Ki-Hun Jeong ha realizzato una fotocamera ultracompatta completamente confezionata con elementi micro-ottici come micro-lenti invertite, matrici multistrato a foro stenopeico e distanziali sul sensore di immagine.

La fotocamera vanta una lunghezza totale della traccia di 740 μm e un campo visivo di 73°.

Ispirandosi alle strutture oculari di Xenos peckii, un endoparassita delle vespe della carta, un il team di ricerca ha completamente soppresso il rumore ottico tra i micro-obiettivi riducendo allo stesso tempo lo spessore della fotocamera.

La fotocamera ha dimostrato con successo di essere in grado di catturare immagini nitide ad alto contrasto acquisite da minuscole microlenti.

Per migliorare ulteriormente la qualità dell’immagine, il team ha combinato diverse immagini in serie combinandole per creare un’unica immagine tramite imaging a super risoluzione.

L’occhio composto di un insetto presenta caratteristiche visive superiori, come un ampio angolo di visione, un’elevata sensibilità al movimento e una grande profondità di campo, pur mantenendo un piccolo volume di struttura visiva con una lunghezza focale ridotta.

Tra questi, gli occhi di Xenos peckii hanno centinaia di fotorecettori in una singola lente a differenza degli occhi composti convenzionali.

Xenos peckii

 

In particolare, le strutture oculari di un adulto di Xenos peckii esibiscono centinaia di fotorecettori su un singolo ommatidio (l’unità singola visiva di un occhio composto) e offrono ispirazione ingegneristica per telecamere ultrasottili o applicazioni di imaging perché hanno un’acuità visiva più elevata rispetto ad altri occhi composti.

Le fotocamere ispirate agli occhi di Xenos peckii offrono una risoluzione spaziale 50 volte superiore a quelle basate sugli occhi degli artropodi.

Inoltre, l’effettiva risoluzione dell’immagine dell’occhio di Xenos peckii può essere ulteriormente migliorata utilizzando le sovrapposizioni dell’immagine tra gli ommatidii vicini.

Questa struttura unica offre una risoluzione visiva più elevata rispetto a fotocamere ispirate ad altri occhi di insetto.

Il team ha ottenuto immagini ad alto contrasto e super risoluzione attraverso un nuovo design a matrice di elementi micro-ottici comprendente matrici di apertura multistrato e matrici di micro-lenti invertite impilate direttamente su un sensore di immagine.

Questo componente ottico è stato integrato con un sensore di immagine a semiconduttore a ossido di metallo complementare

Questa è la prima dimostrazione dell’imaging a super risoluzione che acquisisce una singola immagine integrata con un elevato contrasto e un elevato potere risolutivo ricostruito da immagini array ad alto contrasto. Si prevede che questa telecamera ultrasottile possa essere applicata per lo sviluppo di dispositivi mobili, veicoli di sorveglianza avanzata ed endoscopi.

Il professor Jeong ha dichiarato:

Questa ricerca ha portato a progressi tecnologici nella tecnologia di imaging. Continueremo a impegnarci per avere un impatto significativo sui progetti di ricerca multidisciplinare nei campi della microtecnologia e della nanotecnologia, cercando l’ispirazione da strutture fotoniche naturali

 

Qui lo studio completo:

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martedì 24 Marzo 2020 - 10:48
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