研究人员基于昆虫创建复合眼

中国天津大学的研究人员开发了一种新的生物启发的复合眼。它将用于帮助科学家更好地理解昆虫如何使用它们的复合眼来感知物体和轨迹的速度非常快。研究人员还正在研究如何将其与相机结合使用，以创建用于机器人、自动驾驶汽车和无人机的3D定位系统。

新的生物启发的复合眼在光学学会（OSA）期刊《光学信件》中被报道。它既看起来像昆虫，又像昆虫一样工作。昆虫的复合眼由数百到数千个单元组成，每个单元都作为一个单独的视觉受体。

研究团队成员Le Song谈到了这个新项目。

“模仿昆虫的视觉系统使我们相信它们可能会根据来自该物体的光强度检测物体的轨迹，而不是使用精确的图像，如人类视觉，”Le Song说。“这种运动检测方法需要的信息较少，允许昆虫快速对威胁做出反应。”

研究人员通过单点钻石加工法在复合眼的表面创建了169个微透镜。微透镜的半径约为1mm，这创建了一个约20mm的组件。它能够检测来自90度视野的物体。

研究人员在创建复合眼时遇到的一个问题是，图像探测器保持平面，而复合眼的表面是曲面的。他们通过在曲面镜片和图像探测器之间放置一个光导来解决这个问题。通过这样做，团队能够使组件能够均匀地接收来自不同角度的光。

“我们的生物启发的复合眼的均匀光接收能力更类似于生物复合眼，并且比以前尝试复制复合眼的方法更好地模仿了生物机制，”Song说。

在测量3D轨迹时，研究人员在复合眼的每个眼睑上放置网格，以帮助检测位置。然后在不同的距离和方向上放置LED光源。复合眼使用算法根据光的位置和强度计算LED的3D位置。

复合眼能够非常快速地检测3D位置。唯一的问题是，当光源很远时，位置准确性会降低。这可能是大多数昆虫近视的原因。

“这种设计使我们能够证明复合眼可以根据亮度检测物体的位置，而不是复杂的图像处理，”Song说。“这种高度敏感的机制非常适合昆虫的大脑处理能力，并帮助它们避免捕食者。”

研究人员相信，因为这个新的复合眼可以检测物体的3D位置，它可以用于需要快速检测的轻量级系统的机器人。这种新技术还可以帮助科学家更好地理解昆虫。

科学家的下一步是将定位算法放入不同的平台中，例如集成电路，以便系统可以在其他设备中使用。他们还希望能够大量生产复合眼，以降低成本。