復(fù)刻“精密之眼”！新晶體材料可將視野擴(kuò)大到360度

科普時(shí)報(bào)訊（實(shí)習(xí)生王雨珂）

國(guó)際期刊《新科學(xué)家》日前發(fā)表一篇文章指出，受昆蟲復(fù)眼啟發(fā)的照相機(jī)無(wú)需昂貴的鏡頭就能獲得極寬的視野，有可能為機(jī)器人和無(wú)人駕駛汽車的導(dǎo)航或跟蹤提供更廉價(jià)、簡(jiǎn)單和輕便的視覺傳感器。

蜻蜓等昆蟲的眼睛是成對(duì)的，能提供幾乎360度的視野，幫助它們巧妙地躲避捕食者。它們的眼睛由許多膜片組成，這些膜片本質(zhì)上是管狀的，一端是簡(jiǎn)單的透鏡，另一端是基本的感光器。它們的視覺是由這些膜片的像素狀輸入組成的。

事實(shí)證明，通過(guò)在半球上覆蓋圖像傳感器或制造多個(gè)透鏡，將光線引向中央傳感器來(lái)制造能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的相機(jī)，具有很大的挑戰(zhàn)性。香港科技大學(xué)跨學(xué)科材料科學(xué)博士范智勇和同事在無(wú)需使用精確制造透鏡的情況下，利用一種名為包晶石晶體材料制成的納米線復(fù)制了昆蟲眼睛的結(jié)構(gòu)。

他們的設(shè)計(jì)包括一個(gè)直徑約2厘米的3D打印半球。半球上有121個(gè)開口，每個(gè)開口直徑1毫米，就像一個(gè)簡(jiǎn)單的針孔攝像機(jī)。在每個(gè)孔中，過(guò)氧化物納米線將極窄視場(chǎng)中的光線直接照射到光傳感器上，電子裝置將結(jié)果合成一幀圖像。人工眼可以生成視場(chǎng)角為140度的圖像，一對(duì)重疊的人工眼可以將視場(chǎng)角擴(kuò)大到220度。

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范智勇說(shuō)，在某些機(jī)器人應(yīng)用中，例如在無(wú)人機(jī)群編隊(duì)飛行中，需要保持一定的距離，也許只有幾米遠(yuǎn)。它們需要知道彼此接近和遠(yuǎn)離的精確位置和相對(duì)速度，因此復(fù)眼非常重要，它有更寬的視野，對(duì)運(yùn)動(dòng)也更敏感。

研究人員還制造了一對(duì)較小的人工復(fù)眼，配備了37個(gè)光傳感器。他們?cè)谝患芩男頍o(wú)人機(jī)上安裝了這一系統(tǒng)，并能用它追蹤地面上的機(jī)器狗。范智勇說(shuō)，復(fù)眼設(shè)計(jì)還具有簡(jiǎn)單、輕便的優(yōu)點(diǎn)，但不會(huì)完全取代傳統(tǒng)相機(jī)。