「精密の目」のレプリカ！新しい結晶材料は視野を360度まで拡大できる可能性がある

ポピュラーサイエンスタイムズ（インターン 王宇克）

国際誌「ニューサイエンティスト」は最近、昆虫の複眼にヒントを得たカメラは高価なレンズを使わずに極めて広い視野を得ることができ、ロボットや無人運転車のナビゲーションや追跡に、より安価でシンプル、軽量な視覚センサーを提供できる可能性があるとする記事を掲載した。

トンボなどの昆虫は、ほぼ 360 度の視野を提供する一対の目を持ち、捕食者を巧みに回避するのに役立ちます。彼らの目は、本質的に管状の多数の膜で構成されており、一方の端には単純なレンズがあり、もう一方の端には原始的な光受容体があります。彼らの視覚はこれらの膜からのピクセルのような入力で構成されています。

半球状の画像センサーを覆ったり、中央のセンサーに光を向けるための複数のレンズを作成したりすることで、同じことを実現できるカメラを構築することは困難であることが判明しました。香港科技大学の学際材料科学の博士課程の学生であるChi-Yong Fan氏と彼の同僚は、精密に製造されたレンズを必要とせずに、包晶と呼ばれる結晶材料から作られたナノワイヤを使用して昆虫の目の構造を再現した。

彼らのデザインは、直径約2センチメートルの3Dプリントされた半球体で構成されています。半球面には、単純なピンホールカメラのように、直径 1 mm の開口部が 121 個あります。それぞれの穴では、過酸化物ナノワイヤが極めて狭い視野からの光を光センサーに導き、電子機器がその結果を 1 つの画像に組み合わせます。人工眼は視野 140 度の画像を生成でき、重ね合わせた 2 つの人工眼は視野を 220 度まで拡張できます。

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ファン・ジーヨン氏は、ドローンの群れの編隊飛行など、一部のロボットの用途では、おそらくわずか数メートル程度の一定の距離を維持する必要があると述べた。鳥は近づいたり離れたりするときに互いの正確な位置と相対速度を知る必要があるため、視野が広く動きに敏感な複眼が非常に重要です。

研究者らはまた、37個の光センサーを備えた小型の人工複眼も作成した。彼らはこのシステムをクワッドコプタードローンに搭載し、地上のロボット犬を追跡するのに使用することができた。ファン・ジーヨン氏は、複眼設計はシンプルで軽量という利点もあるが、従来のカメラに完全に取って代わるものではないと述べた。