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[하이라이트 논문] 한국광학회지 Vol. 35 No.6 (2024 December)

사무국 hit 179 date 2024-12-26

Recent Trends in Bioinspired Camera Systems for Intelligent Robotics
지능형 로봇을 위한 생체모사형 카메라 연구 최신 지견

장진영1ㆍ장세희1ㆍ송영민1,2,3†

 

 


 

한국광학회지  Vol. 35 No.6  (2024 December) pp. 265-375
DOI: https://doi.org/10.3807/KJOP.2024.35.6.265

 


 



Fig. 1  (a) Photograph of the tunable hemispherical electronic eye camera system. (b) Photographs of the photodiode array imaged through a lens at different magnifications (left: smaller radius of curvature, right: larger radius of curvature). (c) Image demonstration of a test pattern (left: flat detector, right: detector shape matched to the Petzval surface). (a)–(c) are reprinted from I. Jung et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 2011; 108; 1788-1793. Copyright © 2011, National Academy of Sciences [2] . (d) Optical layout showing a monocentric imager designed with a single ball lens. (e) Photographs of the five-gore structure before mounting and curved device positioned in a hemispherical fixture. (d) and (e) are reprinted from T. Wu et al. Microsyst. Nanoeng. 2016; 2; 16019. Copyright © 2016, T. Wu et al. [3] . (f) Photograph of the phototransistor array on a planar substrate. The inset shows an exploded schematic view of a phototransistor structure. (f) is reprinted from C. Choi et al. Nat. Commun. 2017; 8; 1664. Copyright © 2017, C. Choi et al. [6] . (g) Curvature forming method using two axisymmetric models of a spherical wrapping process. (h) Photograph of a curved complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor. (g) and (h) are reprinted with permission from Guenter et al. Opt. Express 2017; 25; 13010-13023. Copyright © 2017, Optical Society of America [8].

 

 

 

 

 

 

Keywords: 생체모사형 카메라, 이미지 센서, 비전 시스템
OCIS codes: (040.1490) Cameras; (110.0110) Imaging systems; (220.0220) Optical design and fabrication


 

 

 

초록
지능형 로봇 시대가 도래함에 따라 이미지 센서 또는 카메라 모듈에도 각 수요처에 따른 제품군의 다양화 필요성이 대두되고 있다. 이와 동시에 초소형/저전력 구동부터 하드웨어 레벨 물체 인식까지, 기존 카메라에서 구현하기 어려운 성능에 대한 수요도 늘고 있다. 한편 인간의 눈을 비롯한 자연계 동물의 눈 구조 및 기능의 우수함과 다양성은 미래 비전 시스템 개발에 큰 영감을 준다. 특히 동물의 서식지 및 생활 환경에 적응하기 위해 생태학적으로 진화한 눈에는 기존의 카메라에서 볼 수 없던 기능이 다수 존재하기 때문에, 최근 이를 모방하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 생체모사형 카메라의 분야는 크게 렌즈 광학계, 이미지 센서, 나노포토닉 구조, 뉴런/시냅스 모사로 나눌 수 있으며, 최근에는 이를 모두 통합하여 하나의 완성된 비전 시스템을 만들기 위한 시도가 이루어지고 있다. 본 리뷰에서는 세부기술별로 나누어 연구 동향을 살피기보다는, 기술의 발전 방향에 따른 생체모사형 카메라 연구의 흐름을 추적하고자 한다.


Abstract
With the advent of the intelligent robotics era, there is an increasing demand for a variety of image sensors and camera modules to meet the needs of various applications. At the same time, demand is growing for performance such as ultra-compact size, low-power operation, and hardware-level object recognition that is difficult to achieve with existing cameras. The superior structures and functionalities of natural eyes, including those of humans and other animals, provide significant inspiration for the development of next-generation artificial vision systems. In particular, the unique characteristics of animal eyes, which have evolved ecologically to adapt to specific habitats and environments, exhibit functionalities beyond those found in conventional cameras. Consequently, research aiming to mimic these natural optical systems has become very active. Bioinspired cameras can generally be categorized into lens optics, image sensors, nanophotonic structures, and neuron/synapse mimics. Recently, there have been attempts to integrate all these components into a complete vision system. This review aims to trace trends in bioinspired cameras, focusing not on the technical aspects of individual components but on overall directions in technological advancement.
 
 

 

Attached
KJOP vol 35 no. 6 (2024 December)_highlight.pdf