Visiesystemen in de natuur bieden intrigerende optische ontwerpinspiratie voor ultracompacte beeldvormingssystemen. Wetenschappers in Zuid-Korea hebben nu een volledig verpakte ultradunne insectenoogcamera gedemonstreerd, die beeldvorming met een hoog contrast en superresolutie biedt door gebruik te maken van nieuwe optische materialen en technieken. Deze ultradunne array-camera kan praktisch worden gebruikt in mobiele apparaten, geavanceerde bewakingsvoertuigen, en endoscopen zonder technisch voorbehoud.

Het samengestelde oog van een insect heeft superieure visuele kenmerken zoals een brede kijkhoek, hoge bewegingsgevoeligheid, en grote scherptediepte met behoud van een klein volume visuele structuur met een kleine brandpuntsafstand. Onder hen, Xenos pikii , een endoparasiet van papieren wespen, heeft ogen met honderden fotoreceptoren in een enkele lens, in tegenstelling tot conventionele samengestelde ogen met een paar lichtgevoelige cellen in een afzonderlijk oogje. Deze unieke structuur biedt een hogere visuele resolutie dan andere insectenogen. De Xenos pikii eye neemt ook gedeeltelijke beelden waar door middel van gepigmenteerde cups die binnenkomend licht tussen oogjes blokkeren.

Geïnspireerd door Xenos pikii oog structuur, een KAIST-onderzoeksteam onder leiding van professor Jeong Ki-Hun demonstreerde een volledig verpakte ultradunne insectenoogcamera. Ze ontwikkelden een unieke en nieuwe configuratie van micro-optische elementen om de optische ruis tussen microlenzen volledig te onderdrukken en tegelijkertijd de cameradikte te verminderen. Deze optische component is geïntegreerd met een complementaire metaaloxide halfgeleider (CMOS) beeldsensor en de uiteindelijke dikte van de volledig verpakte cameralens is slechts 740 m.

De volledig verpakte ultradunne array-camera heeft met succes heldere array-beelden met hoog contrast aangetoond die zijn verkregen met kleine microlenzen. Om de beeldkwaliteit van het vastgelegde beeld verder te verbeteren, ze hebben het visieprincipe van insectenogen besproken en de array-afbeeldingen gecombineerd tot één afbeelding door middel van beeldvorming met superresolutie. Dit werk toont ook de eerste demonstratie van beeldvorming met superresolutie, die een enkel geïntegreerd beeld met hoog contrast en hoog oplossend vermogen verwerft, gereconstrueerd uit arraybeelden met hoog contrast.

"Dit werk rapporteert de eerste demonstratie van een ultradunne array-camera voor beeldvorming met hoog contrast en superresolutie. We zijn ervan overtuigd dat onze studie technische vooruitgang zal boeken en ook aanzienlijke gevolgen zal hebben voor multidisciplinaire gemeenschappen van micro- en nanotechnologie, mijnbouwinzicht uit natuurlijke fotonische structuren, ' zei Jeong.