นักวิจัยพัฒนาระบบการมองเห็นเทียมที่สามารถใช้งานได้ทั้งในน้ำและบนบก

ระบบการมองเห็นเทียมถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น ยานพาหนะอัตโนมัติ การตรวจจับวัตถุ และกล้องอัจฉริยะ ระบบเหล่านี้มักได้รับแรงบันดาลใจจากสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยา แต่ระบบการมองเห็นเทียมในปัจจุบันเผชิญกับการจำกัดหลายประการ เช่น ไม่เหมาะสมสำหรับการถ่ายภาพทั้งในสภาพแวดล้อมบนบกและใต้น้ำ และมักถูกจำกัดให้ใช้ได้เฉพาะในขอบเขตการมองเห็นรูปครึ่งทรงกลม (FOV) เท่านั้น

ระบบการมองเห็นเทียมใหม่

ทีมนักวิจัยจากเกาหลีและอเมริกาตั้งเป้าที่จะเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้โดยการออกแบบระบบการมองเห็นเทียมใหม่ที่มีความสามารถในการถ่ายภาพได้รอบทิศทาง ซึ่งทำงานได้ทั้งในสภาพแวดล้อมบนบกและใต้น้ำ

การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Electronics

ศาสตราจารย์ Young Min Song จาก Gwangju Institute of Science and Technology ในเกาหลีได้ร่วมงานในโครงการนี้

“การวิจัยเกี่ยวกับการมองเห็นแบบชีวภาพมักจะนำไปสู่การค้นพบสิ่งใหม่ที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติได้ดีขึ้นและทำให้อุปกรณ์ถ่ายภาพที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพทั้งในด้านโครงสร้างและหน้าที่” ศาสตราจารย์ Song กล่าว

ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ

ทีมได้รับแรงบันดาลใจจากปูก้ามดาบ ซึ่งเป็นปูบกที่สามารถสร้างภาพได้ทั้งในน้ำและบนบกและมีขอบเขตการมองเห็น 360 องศา คุณสมบัตินี้เกิดจากก้านตารูปทรงรีของตาประกอบ ซึ่งช่วยให้เกิดภาพพาโนรามา ปูยังมีกระจกตาแบนพร้อมโปรไฟล์ดัชนีหักเหแบบไล่ระดับ ทำให้สร้างภาพได้ทั้งในน้ำและบนบก

นักวิจัยพัฒนาระบบการมองเห็นที่ประกอบด้วยอาร์เรย์ไมโครเลนส์แบนซึ่งมีโปรไฟล์ดัชนีหักเหแบบไล่ระดับ และผสานเข้ากับอาร์เรย์โฟโตไดโอดซิลิคอนที่ยืดหยุ่นได้ จากนั้นติดตั้งบนโครงสร้างทรงกลม

ดัชนีหักเหแบบไล่ระดับและพื้นผิวแบนของไมโครเลนส์ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อชดเชยการหลุดโฟกัสจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมภายนอก แม้อาจฟังซับซ้อนและสับสน แต่ทีมอธิบายว่าเป็นการทำให้ลำแสงที่เดินทางผ่านตัวกลางต่างชนิดโฟกัสที่จุดเดียวกัน

การทดสอบระบบ

ทีมนักวิจัยได้ทดสอบความสามารถของระบบ โดยการทำการจำลองทางแสงและการสาธิตการสร้างภาพในอากาศและน้ำ และได้ทำการทดสอบการมองเห็นแบบกึ่งบนบกและกึ่งใต้น้ำ โดยการแช่ระบบลงในน้ำครึ่งหนึ่ง ภาพที่ผลิตโดยระบบมีความชัดเจน และทีมนักวิจัยสามารถแสดงให้เห็นว่าระบบมีขอบเขตการมองเห็นแบบพาโนรามา 300 องศาในแนวนอนและ 160 องศาในแนวตั้ง ทั้งในน้ำและบนบก โครงสร้างทรงกลมมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 2 เซนติเมตร ซึ่งช่วยให้ระบบมีขนาดกะทัดรัดและพกพาได้

“ระบบการมองเห็นของเราอาจเป็นทางเลือกสำหรับการพัฒนากล้องรอบทิศทาง 360 องศาที่มีการใช้งานในความเป็นจริงเสมือนหรือความเป็นจริงเสริม หรือการมองเห็นแบบทุกสภาพอากาศสำหรับยานพาหนะอัตโนมัติ” ศาสตราจารย์ Song กล่าว