Сложный глаз насекомого является техническим чудом: высокое разрешение, широкое поле зрения и невероятная чувствительность для движений, все в компактном пакете. Теперь, новый цифровой фотоаппарат обеспечивает лучшую из всего, что когда-либо существовало имитацию видения жука, с помощью новых оптических материалов и методов.
Эта технология могла когда-нибудь дать дронам наблюдения патрулирования то же изящное видение как стрекозу на охоте.Человеческие глаза и стандартные камеры работают о том же пути. Свет входит в единственную кривую линзу и решения в изображение на сетчатке или светочувствительном чипе.
Но глаза жука покрыты многими отдельными линзами, каждый связанный с обнаруживающими свет клетками и зрительным нервом. Эти единицы, названные ommatidia, являются чрезвычайно отдельными миниглазами. У муравьев есть несколько сотен. У молящихся богомолов есть десятки тысяч.
Полукруглые глаза иногда принимают большую часть головы насекомого.В то время как биологи продолжают изучать сложные глаза, материаловеды, такие как попытка Джона Роджерса подражать элементам их дизайна.
Много предыдущих попыток сделать сложные глаза сосредоточили свет от многократных линз на плоский чип, таких как устройство с зарядовой связью вносит цифровые фотоаппараты. В то время как плоские кремниевые чипы работали хорошо на цифровую фотографию в биологии, «Вы никогда не видите тот дизайн», говорит Роджерс. Он думает, что кривая система датчиков лучше подражает биологическим глазам. В 2008 его лаборатория создала камеру, разработанную как глаз млекопитающего с вогнутой электронной «сетчаткой» сзади.
Кривая поверхность позволила более широкое поле зрения без искажения, типичного для объектива фотокамеры широкого угла. Роджерс тогда обратил свое внимание к сложному глазу.За прошлые 3 года Роджерс и студенты в его лаборатории в Университете Иллинойса, Равнине Урбаны, развили множество 180 ommatidia (о том же числе как в глазу огненного муравья), каждый из которых содержит линзу, крошечные кремниевые фотодатчики и схему для чтения изображения.
Но наноразмерное производство на гибкой, кривой поверхности хитро, говорит инженер-электрик Р. Фабиан В. Пис из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния, кто не был вовлечен в исследование. «Это даже не снисходительно относится к хорошей, плоской, твердой кремниевой вафле».Таким образом, Роджерс и его бригада включили искусственный ommatidia в гибкую клеенку и телеграфировали их вместе с поддающимися растягиванию кремниевыми схемами. Исследователи тогда раздули лист как воздушный шар, пока он не достиг оптимального (изображенного) искривления.
Линзы также сделаны из резины. «Мы двинулись полностью далеко от стеклянной оптики», говорит Роджерс, делая еще меньший ommatidia возможностью. Камера является приблизительно сантиметром в диаметре, меньшем, чем пенс.Роджерс и его студенты проверили камеру с высококонтрастными изображениями футбольных мячей и, соответственно, китайский символ для «глаза».
Изображения от устройства найдены в документе бригады онлайн сегодня по своей природе. Камера имеет поле зрения на 160 °, несмотря на то, что 180 ° были бы лучше.
Резолюция не так высока как по смартфонам, но размытые изображения являются распознаваемыми. Формы, помещенные около краев поля зрения камеры, появляются как будто друг прямо рядом с другом без протяжения или другого искажения.
Широкий угол, компактная камера была бы идеальна для честолюбивого, ощущающего движение дрона наблюдения или миниатюры, подобного змее эндоскопического медицинского устройства, говорит Роджерс. Затем, бригада переделает радиус и искривление гибкого множества ommatidia для наблюдения то, к чему другим оптическим подвигам камера способна.
Горох называет работу Роджерса «потрясающим проявлением силы нетрадиционного микропроизводства». Однако, Роджерс допускает ограничения размера и технической изощренности, потому что ограничиваются его текущие заводы. «Мы находимся в академической среде», говорит Роджерс, «не в цифровом фотоаппарате производственный мир».