Figure 1. L'œil naturel de Xenos peckii et l'inspiration biologique pour l'appareil photo numérique ultrafin. Crédit :Lumière :Science
Le système visuel de Xenos peckii, un endoparasite des guêpes papetières, démontre des avantages distincts pour la haute sensibilité et la haute résolution, différent des yeux composés de la plupart des insectes. Inspiré par leurs caractéristiques uniques, une équipe de KAIST a développé un appareil photo numérique ultrafin qui émule les yeux uniques de Xenos peckii.
L'appareil photo numérique ultrafin offre un large champ de vision et une haute résolution dans un boîtier plus mince par rapport aux systèmes d'imagerie existants. Il devrait prendre en charge diverses applications, tels que l'équipement de surveillance, appareils d'imagerie médicale, et les systèmes d'imagerie mobiles.
Le professeur Ki-Hun Jeong du Département de génie biologique et cérébral et son équipe sont connus pour imiter les organes visuels biologiques. Les recherches antérieures de l'équipe incluent une lentille LED basée sur les segments abdominaux des lucioles et des structures antireflet d'inspiration biologique.
Récemment, la demande d'appareils photo numériques ultrafins a augmenté, en raison de la miniaturisation des appareils électroniques et optiques. Cependant, la plupart des modules de caméra utilisent plusieurs objectifs le long de l'axe optique pour compenser les aberrations optiques, résultant en un plus grand volume ainsi qu'une longueur de piste totale plus épaisse des appareils photo numériques. La résolution et la sensibilité seraient compromises si ces modules étaient simplement réduits en taille et en épaisseur.
Pour résoudre ce problème, l'équipe a développé des composants micro-optiques, inspiré du système visuel de Xenos peckii, et les a combinés avec un capteur d'image CMOS (semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire) pour obtenir un appareil photo numérique ultrafin.
Figure 2. Images optiques capturées par l'appareil photo numérique ultrafin bioinspiré. Crédit :Lumière :Science
Cette nouvelle caméra, mesurant moins de 2 mm d'épaisseur, émule les yeux de Xenos peckii en utilisant des dizaines de réseaux de microprismes et de réseaux de microlentilles. Un microprisme et une paire de microlentilles forment un canal et le milieu absorbant la lumière entre les canaux réduit la diaphonie optique. Chaque canal capture l'image partielle avec une orientation légèrement différente, et les images partielles récupérées sont combinées en une seule image, assurant ainsi un large champ de vision et une haute résolution.
Le professeur Jeong a dit, "Nous avons proposé une nouvelle méthode de fabrication d'un appareil photo ultrafin. En tant que premier insecte inspiré, caméra ultrafine intégrant une microcaméra sur une matrice de capteurs d'images CMOS classique, notre étude aura un impact significatif dans l'optique et les domaines connexes."
Cette recherche, dirigé par un doctorat les candidats Dongmin Keum et Kyung-Won Jang, a été publié dans Lumière :science et applications le 24 octobre, 2018.
