昆虫に基づく複合眼を作成した研究者

中国の天津大学の研究者は、生物に基づいた新しい複合眼を作成しました。これは、昆虫が複合眼を使用して物体や軌道を非常に速く感知する方法を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、自走車、無人航空機の3D位置システムを作成する方法を検討しています。

新しいバイオインスパイアード複合眼は、Optical Society（OSA）ジャーナルのOptics Lettersに報告されました。昆虫の複合眼と同じように見え、動作します。昆虫の複合眼は、数百から数千のオンミャチディア、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機能します。

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、昆虫が物体の軌道を検出するために、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するのではないかと考えるようになりました。」Le Songは言った。「この運動検出方法では、昆虫が脅威に迅速に反応できるように、情報が少なくて済みます。」

研究者は、シングルポイント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、画像検出器が平面状であるのに対し、複合眼の表面が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。そうすることで、コンポーネントが均一に光を受け取ることができるようになりました。

「私たちのバイオインスパイアード複合眼の均一な光受け取り能力は、生物学的な複合眼と比べて、生物学的メカニズムをよりよく模倣しています。」Songは言った。

3D軌道を測定する場合、研究者は複合眼の各眼精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光源をさまざまな距離と方向に配置します。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す。

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、光源が遠距離にある場合、位置の精度が低下することが問題でした。これは、昆虫が近視であることが多い理由かもしれません。

「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検出できることを証明することができました。」Songは言った。「この高感度メカニズムは、昆虫の脳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、小型ロボットが高速検出を必要とする軽量システム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、昆虫をよりよく理解するのにも役立ちます。

研究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さまざまなプラットフォーム、たとえば集積回路に組み込むことです。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。また、複合眼を大量生産してコストを削減したいと考えています。