超薄阵列相机利用昆虫眼睛结构 可捕获超高分辨率图像

　　据悉，韩国科学技术研究院（KAIST）的科学家宣布开发出一种超薄相机，该相机使用昆虫眼结构进行高分辨率成像。该相机具有独特的视觉结构，可模拟昆虫的眼睛，其镜头轮廓更薄，视角比任何商用相机都宽。研究人员认为，这些功能将使该摄像机可用于需要各种小型摄像机的区域，例如移动、监视、医疗设备和侦察设备。

超薄阵列相机。图片提供：KAIST郑基勋教授

　　为了解决厚镜头的问题，该团队创建了一种模仿“Xenos peckii”昆虫结构的镜头，并将其与图像传感器结合使用，以开发超薄相机。在昆虫中，色素细胞会阻挡镜片之间的光线，并在每个镜片中形成图像。科学家设计的镜头结构可防止镜头之间发生光学串扰，从而有助于获得高对比度和高分辨率的图像。

　　昆虫的复眼具有出色的视觉特性，例如宽视角、高运动灵敏度和大景深，同时保持了小焦距的小视觉结构。其中，“Xenos peckii”的眼睛和在纸黄蜂上发现的内寄生虫在一个晶状体中具有数百个感光体，这与传统的复眼不同。特别是，成年“Xenos peckii”的眼睛结构在单个孔眼上具有数百个感光器，并为超薄相机或成像应用提供了工程灵感，因为它们比其他复眼具有更高的视敏度。

　　例如，受“Xenos peckii”眼睛启发的相机提供的空间分辨率是基于节肢动物眼睛相机的50倍。此外，利用相邻眼孔之间的图像重叠，可以进一步提高“Xenos peckii”眼睛的有效图像分辨率。这种独特的结构提供了比其他昆虫眼睛更高的视觉分辨率。　　

　　研究小组通过一种新颖的微光学元件阵列设计，实现了高对比度和超分辨率成像，该微光学元件包括多层孔径阵列和直接堆叠在图像传感器上的倒置微光透镜阵列，该微光学元件与互补金属氧化物半导体图像传感器集成在一起。研究人员使用光刻工艺来阻挡镜片之间的光学串扰，从而形成这种遮光结构并使它非常薄。为了减小透镜的厚度，将透镜的方向反向排列以模拟图像传感器的方向，完成后，最终产品的厚度为0.74毫米。它大约是一枚10韩元硬币的厚度的一半。

通过阵列图像进行超分辨率成像。图片提供：KAIST郑基勋教授

　　该传感器拍摄多张图像，并将它们组合为一个高分辨率图像。据研究人员称，这种镜片在商业上是可行的。最终的商业选择包括智能手机摄像头、监视设备和潜在的医疗设备用途，团队没有透露他们距离将镜头商业化还有多远。

　　郑教授说：“这项研究导致了成像技术的技术进步。我们将继续努力对微技术和纳米技术领域的多学科研究项目产生重大影响，并从自然光子结构中寻找灵感。”

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