研究者が昆虫に基づいた複合眼を作成

中国の天津大学の研究者は、新しく作成された生物に基づいた複合眼を開発しました。これは、科学者が昆虫が物体や軌道を非常に速く感知するために複合眼をどのように使用するかをよりよく理解するのを助けるために使用されます。研究者はまた、カメラと組み合わせてロボット、自律走行車、無人航空機向けの3D位置システムを作成する方法を調査しています。

新しいバイオインスパイアード複合眼は、Optics LettersというOptical Society（OSA）ジャーナルに報告されました。昆虫のように見え、昆虫のように動作します。昆虫の複合眼は、数百から数千のオンミャティディウム、または繰り返し単位で構成されています。各単位は、個別の視覚受容器として作用します。

研究チームのメンバーであるLe Songは、新しいプロジェクトについて話しました。

「昆虫の視覚システムを模倣することで、物体の軌道を物体からの光の強度に基づいて検出するのではなく、人間の視覚のように正確な画像を使用して検出するのではないかと思われます」とLe Songは述べました。「この運動検出方法では、情報が少なくて済むため、昆虫は脅威に迅速に反応できます。」

研究者は、単一点ダイヤモンドターンという方法を使用して、複合眼の表面に169個のマイクロレンズを作成しました。マイクロレンズの半径は約1mmで、約20mmのコンポーネントを作成しました。90度の視野から物体を検出することができました。

複合眼を作成する際の1つの問題は、画像検出器が平面のままであるのに対し、複合眼の表面は曲がっていることです。曲がった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、この問題を解決しました。こうすることで、チームはコンポーネントが異なる角度からの光を受信することを可能にしました。

「私たちのバイオインスパイアード複合眼のこの均一な光受信能力は、生物学的な複合眼と比べて以前の複合眼の複製の試みよりも生物学的メカニズムをよりよく模倣しています」とSongは述べました。

3D軌道を測定する場合、研究者は複合眼の各眼窩にグリッドを配置して位置を検出するのに役立ちます。LED光源は、異なる距離と方向に配置されました。複合眼は、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。

複合眼は、物体の3D位置を非常に速く検出することができました。ただし、1つの問題は、光源が遠くにある場合、位置の精度が低下することです。これは、多くの昆虫が近視である理由の1つかもしれません。

「この設計により、複合眼が複雑な画像処理ではなく、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Songは述べました。「この高感度メカニズムは、昆虫の脳の処理能力に非常に適しており、昆虫が天敵を避けるのを助けています。」

研究者は、この新しい複合眼が物体の3D位置を検出できるため、軽量システムからの迅速な検出が必要な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よく理解するのを助けることもできます。

科学者の次のステップは、ローカリゼーションアルゴリズムを、統合回路などのさまざまなプラットフォームに実装することです。そうすることで、システムを他のデバイスで使用できるようになります。彼らはまた、コストを削減するために、複合眼を大量生産する方法を探しています。