Fotocamera ultrasottile ad alta risoluzione

Un gruppo di ingegneri, guidato dal professor Ki-Hun Jeong, ha realizzato una fotocamera ultracompatta che cattura immagini ad alto contrasto e ad alta risoluzione.

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 (1) ha realizzato una fotocamera ultracompatta che cattura immagini ad alto contrasto e ad alta risoluzione. 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°. Il progetto è stato descritto su Nature. (2)

Ispirato dalle strutture oculari delle vespe della specie Xenos peckii, il team di ricerca ha completamente soppresso il rumore ottico tra i micro obiettivi riducendo, allo stesso tempo, lo spessore della fotocamera. L'apparecchio in questione ha immortalato con successo immagini di array nitide ad alto contrasto acquisite da micro lenti. Per migliorare ulteriormente la qualità dell'immagine catturata, il team ha combinato le immagini in serie in un'unica immagine tramite imaging a super risoluzione.

L'occhio 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. In particolare, le strutture oculari di un adulto di vespa Xenos peckii esibiscono centinaia di fotorecettori su un singolo occhiello e offrono un'ispirazione ingegneristica per telecamere ultrasottili o applicazioni di imaging perché hanno un'acuità visiva più elevata rispetto ad altri occhi composti.

Ad esempio, le fotocamere ispirate agli occhi della vespa 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 occhielli vicini. Questa struttura unica offre una risoluzione visiva più elevata rispetto ad altri occhi di insetto.

Il team ha ottenuto immagini ad alto contrasto e super risoluzione attraverso un nuovo design composto da un elemento micro-ottico 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 potrà essere applicata per lo sviluppo di dispositivi mobili, veicoli di sorveglianza avanzata ed endoscopi.

Il professor Ki-Hun Jeong ha dichiarato: «Questa ricerca ha portato a progressi tecnologici nella tecnologia di imaging. Questi progetti 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.»

Riferimenti:

(1) Ki-Hun Jeong

(2) Biologically inspired ultrathin arrayed camera for high-contrast and high-resolution imaging

Descrizione foto: la fotocamera ultrasottile. - Credit: Professor Ki-Hun Jeong, KAIS. - Usage Restrictions: le organizzazioni giornalistiche possono utilizzare o ridistribuire questa immagine, con una corretta attribuzione, solo come parte della copertura giornalistica di questo documento.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Ultrathin but Fully Packaged High-Resolution Camera