Создан оптический аналог глаза пчелы

Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.

Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу https://n-n-n.ru.
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.

Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru

Опубликовано ssu-filippov в 9 августа, 2010 - 10:12

Физики из Университета Билефельда (Германия) сконструировали небольшую катадиоптрическую систему с углом поля зрения в 280˚, имитирующую глаз пчелы.

Катадиоптрическими принято называть те системы, которые содержат элементы, отражающие и преломляющие свет; другими словами, в их состав входят и зеркала, и линзы.

В своей схеме учёные предусмотрели две оптические траектории: внешняя часть изображения формируется с помощью выпуклой отражающей поверхности, а центральная область камеры собирает лучи через линзы. Система, масса которой не превышает 40 г, соединяется с USB-камерой с КМОП-матрицей. Камера обеспечивает съёмку с частотой до 80 кадров в секунду с разрешением по вертикали в 480 пикселов.

Рис. 1. Внешний вид камеры и схема оптической системы. Заштрихованные области соответствуют линзам. Система симметрична относительно оптической оси, поэтому лучи показаны только для х > 0. (Иллюстрация из журнала Bioinspiration & Biomimetics).

Полученные изображения «сшиваются» и преобразуются специальной программой, которая тратит на редактирование одного кадра 10 мс при работе на компьютере, оснащённом процессором Core 2 Duo T7500 с тактовой частотой 2,2 ГГц. Авторы надеются, что такой уровень быстродействия и общая простота конструкции позволят устанавливать подобные камеры на небольших беспилотных летательных аппаратах и других роботах.

Система ещё будет дорабатываться, поскольку физики хотят увеличить степень её сходства с глазом пчелы. Необходимо, к примеру, решить вопрос съёмки в УФ-диапазоне: у пчёл есть три типа фоторецепторов с максимумами чувствительности в области 340 (ближний ультрафиолет), 450 (синий цвет) и 540 (зелёный цвет) нанометров. В отдалённом будущем авторы, возможно, возьмутся за моделирование динамики фоторецепторов и нейрональной обработки сигналов у насекомых.

Рис. 2. Примеры необработанных кадров с разрешением 460×460 пикселов (сверху) и готовых изображений с разрешением 300×300 пикселов. (Иллюстрация из журнала Bioinspiration & Biomimetics).