Forschung -

Die Natur verhilft zur ultradünnen Digitalkamera

Das visuelle System von Xenos peckii, einem Endoparasit der Papierwespen, zeigt deutliche Vorteile hinsichtlich hoher Empfindlichkeit und hoher Auflösung, die sich von den zusammengesetzten Augen der meisten Insekten unterscheiden.

Ausgehend von diesen einzigartigen Eigenschaften, entwickelte ein KAIST-Team eine ultradünne Digitalkamera, die die besonderen Augen von Xenos peckii nachahmt.

Die ultradünne Digitalkamera bietet im Vergleich zu bestehenden Bildgebungssystemen ein breites Sichtfeld und eine hohe Auflösung in einem schlankeren Gehäuse.

Es wird erwartet, dass diese neuartige Kamera verschiedene Anwendungen unterstützt, wie z. B. Überwachungssysteme, medizinische Bildtechnik und mobile Bildsysteme.

Professor Ki-Hun Jeong von der Abteilung Bio- and Brainengineering" und sein Team sind dafür bekannt, biologische Sehorgane nachzuahmen. Die bisherige Forschung des Teams umfasst unter anderem eine LED-Linse, die auf den Bauchsegmenten von Glühwürmchen und biologisch inspirierten Antireflexstrukturen basiert.

In letzter Zeit ist die Nachfrage nach ultradünnen Digitalkameras aufgrund der Miniaturisierung von elektronischen und optischen Geräten gestiegen. Die meisten Kameramodule verwenden jedoch mehrere Objektive entlang der optischen Achse, um optische Aberrationen auszugleichen.

Das führt zu einem größeren Volumen und einer dickeren Gesamtspurlänge von Digitalkameras. Auflösung und Empfindlichkeit würden beeinträchtigt, wenn diese Module einfach in Größe und Dicke reduziert würden.

Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Team mikrooptische Komponenten, die vom visuellen System von Xenos peckii inspiriert sind, und kombinierte diese mit einem CMOS-Bildsensor, um eine ultradünne Digitalkamera zu realisieren.

Diese neue Kamera, die weniger als 2 mm dick ist, emuliert die Augen von Xenos peckii, indem sie Dutzende von Mikroprismen- und Mikrolinsenarrays verwendet.

Ein Mikroprisma und ein Mikrolinsenpaar bilden einen Kanal und das Licht absorbierende Medium zwischen den Kanälen reduziert das optische Übersprechen.

Jeder Kanal erfasst das Teilbild mit leicht unterschiedlicher Ausrichtung. Die dann abgerufenen Teilbilder werden zu einem einzigen Bild zusammengefasst, wodurch ein breites Sichtfeld und eine hohe Auflösung gewährleistet sind.

Professor Jeong sagte: "Wir haben eine neuartige Methode zur Herstellung einer ultradünnen Kamera vorgeschlagen. Als erste von Insekten inspirierte, ultradünne Kamera, die eine Mikrokamera auf einem konventionellen CMOS-Bildsensor-Array integriert, wird unsere Studie einen signifikanten Einfluss auf die Optik und verwandte Bereiche haben."

Dieses Forschungsprojekt, geleitet von den Doktoranden Dongmin Keum und Kyung-Won Jang, wurde in "Light: Science & Applications" veröffentlicht.

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