韓国科学技術院（KAIST）のチョン・ギフン生命・脳工学科教授とキム・ミンヒョク電算学部教授の共同研究チームが、昆虫の視覚原理を応用した「広視野バイオミメティックカメラ」を開発した。スマートフォンのカメラの厚さを、髪の毛の太さレベルである0.94mmにできる革新的な超薄型カメラで、来年の製品商用化を目標に、技術移転もすでに完了した。
メガ・ニュース（MEGA News）のパク・ヒボム記者の取材によると、人の視野を超える140度の広角撮影が可能で、解像度は1.1ピクセル誤差で100万画素だ。研究チームは、光学映像専門企業のマイクロピクスに技術移転した。同社は来年の商用製品発売を目標としている。
研究チームは超小型広視野カメラを開発するため、寄生昆虫ゼノス・ペッキー（Xenos peckii）に注目した。この昆虫は、各視覚単位が点ではなく小さな映像そのものを形成する。異なる方向から得た部分映像を統合して一つの場面として認識する特性がある。これを脳で高解像度の単一映像として完成させる。
技術開発を主導した論文の第一著者、クォン・ジェミョン博士課程研究生は「複眼の広い視野とカメラ型の眼の映像形成方式を同時に備えた中間形態の視覚構造だ」とし、「分割撮影および統合の原理を導入し、カメラの厚さと画質の問題を同時に解決した」と説明した。
クォン研究生は「通常、広視野は球面で作るが、これを楕円形レンズで実現するのが最も難しかった。スマートフォンのカメラは全体の厚さが10mm程度だが、この技術はPCBボードを合わせても2mm以内だ」とした。
研究チームはまず、数十個以上の微細レンズを一つのイメージセンサーの上に配置した超小型光学構造であるマイクロレンズアレイを製作した。各レンズの前に配置された二重層の絞りの位置を微細にずらして設計し、レンズごとに受け入れる光の方向を区別して、視野全体を複数の領域に分けて撮影するようにした。一つのカメラでも広い場面を同時に観察するためだ。
広い視野で撮影するときは、光が斜めに入ることで画面の端にピントが合わなくなる「像面湾曲」と、方向によって焦点位置が変わり線がにじんで見える「非点収差」が大きく増加する。
研究チームは、レンズを一般的な球面ではなく楕円体形状で製作し、視野位置ごとにレンズの曲率と絞りの配置を異なるように設計して、こうした現象を低減した。その結果、画面の中心だけでなく周辺部でも均一にピントが維持された。
撮影された多重映像は、デジタル補正と画像レジストレーションの過程を通じて、一つの広視野映像として再構成される。レンズごとの明るさの違いや幾何学的歪みは、後処理補正によって補正されるようにした。
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