곤충의 눈에서 영감을 받은 구강 내 카메라

대한민국: 연구팀 한국 과학 기술원 (KAIST)와 한국광학연구원 (KOPTI)는 곤충의 눈을 모방할 수 있는 구강 내 카메라를 만들었습니다.

KAIST 정지훈 교수가 이끄는 연구팀은 생물학적으로 영감을 받은 구강 내 카메라 (BIOC) 넓은 화각과 깊은 피사계 심도.

A 곤충에서 영감을 받은 카메라 기술에 대한 연구 논문 최근에 출판된 광학 마이크로 시스템 저널, 국제 광학 공학회 저널.

곤충 눈의 우수한 시각적 특성을 모방

연구팀에 따르면 곤충의 눈은 작은 렌즈로 구성된 조밀한 시각 기관으로 넓은 화각과 넓은 피사계 심도 등 뛰어난 시각적 특성을 갖고 있다.

기존의 치과 촬영 기술은 거울, 볼 견인기 등 불편한 도구를 사용하는 데 한계가 있는 경우가 많다고 설명했다.

오른쪽/왼쪽 협측 및 상악/하악 교합을 포함하여 일상적인 검사를 위해 다양한 각도에서 기본 치아 이미지를 획득하려면 치과 의사가 반사된 것을 캡처하기 위해 입에 거울을 넣어야 하기 때문에 기존의 구강 내 카메라가 환자에게 불편함을 유발할 수 있습니다. 휴대용 카메라를 통해 치아 이미지입니다.

생물학을 모방한 기술

연구팀은 볼록렌즈, 오목렌즈, iMLA(Inverted Micro Lens Array), CMOS 이미지 센서를 이용해 초박형 구강카메라를 설계했다.

볼록렌즈와 오목렌즈는 화각을 143도로 증가시켰고, iMLA는 광학수차를 줄이는 역할을 했다. 무한한 피사계 심도로 곤충의 시각 기능을 모방하여 근거리에서도 이미지 흐림 현상이 없는 선명한 이미지를 얻을 수 있었습니다.

카메라의 작고 얇은 크기로 인해 해부학적으로 좁은 영역에서도 치아를 관찰할 수 있습니다.

연구진은 “이번에 개발한 카메라는 의생명공학기술 발전에 기여할 뿐만 아니라 모니터링, 스마트폰, 드론 등 다양한 분야로 응용을 확대할 것”이라고 말했다.

이전 곤충에서 영감을 받은 카메라 개선

다양한 종류의 복합 곤충 눈은 작은 렌즈로 구성된 컴팩트한 시각 기관으로 넓은 시야각과 넓은 피사계 심도 등 우수한 시각적 특성을 가지고 있습니다.

이처럼 곤충에서 영감을 받은 소형 카메라는 기존 컴팩트 카메라의 문제점을 해결할 수 있습니다. 그러나 기존에 개발된 곤충에서 영감을 받은 카메라는 저해상도나 제한된 기능 등의 단점이 있습니다.

BIOC는 볼록-오목 렌즈와 반전 마이크로렌즈 어레이(iMLA)의 새로운 구성과 핸드피스 홀더의 유연한 인쇄 회로 기판에 단일 CMOS 이미지 센서를 포함합니다.

새로운 카메라는 스케일링 법칙에 의해 시야를 넓히고 광학 수차를 줄이는 것 외에도 제한된 피사계 심도, 두꺼운 전체 트랙 길이 및 제한된 기능 이미징과 같은 기존 구강 내 카메라의 많은 고질적인 문제를 극복합니다.

다채널 비전 시스템을 통해 BIOC는 높은 동적 범위, 3D 깊이 및 자가형광 이미징과 같은 다기능 치과 이미징을 제공합니다.