Инженеры создали искусственные фасеточные глаза
Не
секрет, что со времён Леонардо да Винчи, придумавшего летательный
аппарат с машущими крыльями, а возможно даже и раньше, вдохновение для
разработок, специалисты черпают из природы. Сегодня для этого существует
целая наука – бионика, в рамках которой, учитывая современный уровень
развития технологий, стало возможным решение множества технических
проблем.
|
---|
Американские инженеры недавно рассказали о создании аналога
фасеточного глаза насекомого. Этот необычный орган состоит из сотен и
тысяч отдельных светочувствительных структур (омматидий). Каждая состоит
из линзы и клетки-колбочки, которая передаёт сигнал. Все омматидии
представляют собой своеобразные длинные тонкие ниточки. Собранные в
пучок и смотрящие под разными углами они образуют полусферический глаз,
который позволяет насекомым видеть окружающее пространство с широким
обзором. При этом все объекты, расположенные как вблизи, так и вдалеке,
выглядят для них одинаково чётко.
"В отличие от биологических
объектов, электроника более грубая и, как правило, расположена на
плоскости. В природе же всё имеет искривлённую поверхность", – отмечает
профессор Джон Роджерс (John Rogers) из Иллинойсского университета в
Урбане-Шампейне (University of Illinois at Urbana-Champaign).
Специалист факультета инженерии и наук о материалах, он в течение трёх
лет работал в своей лаборатории над созданием цифровой камеры,
копирующей природный аналог.
Созданное Роджерсом совместно с
коллегами из других лабораторий устройство обладает всеми достоинствами
глаза обычной комнатной мухи: оно "умеет" держать в фокусе наблюдаемый
объект, вне зависимости от того близок он или далёк, расположен прямо
или на периферии смотрящего. Угол обзора камеры составляет 160 градусов,
причём, как и глаза мухи, она обладает высокой чувствительностью к
движению.
В статье, опубликованной в журнале Nature, учёные
рассказывают, что благодаря интеграции новых материалов и разработанных
ими схем искусственные глаза могут потягаться "зрением" с такими
насекомыми как муравьи или короеды.
"Вся конструкция эластичная и тонкая: её можно надуть как воздушный шар", – объясняет Роджерс.
Устройство представляет собой множество микролинз, объединённых при
помощи эластомера и помещённых на массив кремниевых фотодетекторов.
Каждая микролинза представляет собой аналог омматидия – того самого
структурного элемента фасеточного глаза.
Всего у искусственного глаза 180 таких "омматидий". Понятно, что чем больше их будет, тем лучше.
В настоящее время камера позволяет получать лишь чёрно-белые
изображения, однако цветной аппарат будет иметь аналогичный дизайн.
"В перспективе мы хотим добиться такого же уровня зрения, каким
обладает стрекоза, глаза которой имеют более 20 тысяч омматидий", –
рассказывает Джон Роджерс.
Для этого команде учёного придётся сделать элементы искусственного фасеточного глаза меньше.
Тем временем другие инженеры уже мечтают использовать новые камеры в
качестве глаз для роботов-насекомых. В этом случае бионические аппараты
смогут лучше летать, так как им будет легче определять своё
местоположение в пространстве. Медикам новое устройство пригодится для
создания нового класса эндоскопов. Камера с панорамным обзором,
наверняка, будет пользоваться большим спросом и у спасателей.