研究者が昆虫に基づいて複眼を作成

中国の天津大学の研究者は、生物学的にヒントを得て新たに作成した複眼を開発した。 これは、昆虫が複眼を使って物体や軌道を非常に速く感知する仕組みを科学者がより深く理解するために使用されます。 研究者らは、ロボット、自動運転車、無人航空機用の 3D 位置情報システムを作成するために、カメラと組み合わせて使用​​する方法も検討しています。 

生物から着想を得た新しい複眼が光学学会 (OSA) ジャーナルに報告されました 光学文字。 昆虫のように見えるだけでなく、昆虫のように機能します。 昆虫の複眼は、数百から数千の個眼、または繰り返し単位で構成されています。 それらのそれぞれは別個の視覚受容体として機能します。 

研究チームのメンバーであるル・ソン氏は、この新しいプロジェクトについて語った。 

「昆虫の視覚システムを模倣することで、昆虫は人間の視覚のような正確な画像を使用するのではなく、その物体から発せられる光の強さに基づいて物体の軌道を検出するのではないかと考えるようになりました」とル・ソン氏は述べた。 「この動き検出方法は必要な情報が少ないため、昆虫は脅威に素早く反応できます。」

研究者らは、シングルポイントダイヤモンドターニングと呼ばれる方法を通じて、複眼の表面に169個のマイクロレンズを作成した。 マイクロレンズの半径は約 1 mm で、これにより約 20 mm のコンポーネントが作成されました。 90度の視野から物体を検出できました。 

複眼を作成する際に研究者が遭遇する問題の XNUMX つは、複眼の表面が曲面であるにもかかわらず、画像検出器が平面のままであることです。 彼らは、曲面レンズと画像検出器の間にライトガイドを配置することでこの問題を回避しました。 これにより、チームはコンポーネントがさまざまな角度から均一に光を受け取ることができるようになりました。 

「私たちの生体からインスピレーションを得た複眼のこの均一な受光能力は、複眼を再現するというこれまでの試みよりも生体複眼によりよく似ており、生物学的メカニズムをよく模倣しています」とソン氏は述べた。

3D 軌道の測定に関しては、研究者らは複眼の各アイレットにグリッドを配置して、位置を検出できるようにしました。 LED 光源をさまざまな距離と方向に配置します。 複眼は、光の位置と強度を使用して LED の 3D 位置を計算するアルゴリズムを使用しました。 

複眼は物体の 3D 位置を非常に迅速に検出できました。 課題の XNUMX つは、光源が遠くなると位置精度が低下することでした。 これが、ほとんどの昆虫が近視である理由である可能性があります。 

「この設計により、複雑な画像処理ではなく、複眼が明るさに基づいて物体の位置を識別できることを証明できました」とソング氏は述べています。 「この非常に敏感なメカニズムは昆虫の脳処理能力に非常に適しており、捕食者を避けるのに役立ちます。」

研究者らは、この新しい複眼は物体の 3D 位置を検出できるため、軽量システムからの高速検出を必要とする小型ロボットに使用できる可能性があると考えています。 この新しい技術は、科学者が昆虫をより深く理解するのにも役立ちます。 

科学者らの次のステップは、位置特定アルゴリズムを集積回路などのさまざまなプラットフォームに組み込んで、システムを他のデバイスで使用できるようにすることです。 また、コストを下げるために複眼を量産できるようにしたいとも考えている。