受虫眼结构启发的超薄牙科相机

受生物启发的相机可实现具有高动态范围、3D 深度和自发荧光的多功能牙科成像。

全封装超薄牙科相机和多功能牙科图像。图片来源:作者doi 10.1117/1.JOM.2.3.031202。

 传统的牙科摄影技术在使用镜子和颊牵开器等不方便的工具时有一定的局限性。牙科医生需要从不同角度拍摄基本的牙齿图像，如右/左颊和上颌/下颌咬合，以进行牙齿健康检查。为了获得这些图像，患者会感到不舒服，因为牙医必须将一面镜子放入口中，通过手持摄像机捕捉反射的牙齿图像。通过这个过程可以获得诸如牙齿排列和蛀牙位置等信息。一个紧凑的口腔内牙科摄像头可以克服不适并扫描牙齿情况。然而，由于景深和视场的限制，传统的设备在仔细观察蛀牙的特写成像和捕捉整个牙齿排列的广角成像方面存在局限性。

各种类型的可用性测试口内照相机原型图片来源: 作者 doi 10.1117/1. JOM. 2.3.031202

复合昆虫的眼睛具有优越的视觉特征，例如宽视角和大景深以及视觉器官细小等。昆虫的眼睛为微型相机提供了灵感，而受昆虫启发的相机可以解决传统紧凑型相机的问题，例如有限的观察范围。然而，以前开发的昆虫相机存在低分辨率或功能有限的缺点。

据《光学微系统杂志》报道，来自韩国高级科学技术研究所和韩国光子技术研究所的研究人员最近开发了一种新型广角昆虫眼睛摄像机，这种受生物启发的口腔内摄像机(BIOC)用于各种功能成像。该装置的各种功能可以满足临床需求。

BIOC涉及凸凹透镜和倒置微透镜阵列（iMLA）的新配置，以及手机支架中柔性印刷电路板上的单个CMOS图像传感器。凸凹透镜可将视场大幅增加至143度，iMLAs通过缩放定律减少光学像差。此外，新相机克服了传统口内相机的许多长期存在的问题，例如有限的景深，过厚的总长度和有限的功能成像。具体而言，超薄牙科相机可以解决由于其薄而引起的不适状态，即使在解剖学狭窄的区域也能观察牙齿。此外，即使在近距离下，也可以通过模拟无限景深的昆虫视觉特征来实现清晰的牙科成像，而不会出现图像模糊。BIOC通过多通道视觉系统提供多功能牙科成像，例如高动态范围，3D深度和自发荧光成像。

作者希望新型广角昆虫眼相机不仅有助于生物医学工程的技术进步，而且还能对监控、智能手机和无人机等各种视觉应用产生重大影响。他们预计未来应用将继续扩展。