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Anatomy of the Eyeball01:20

Anatomy of the Eyeball

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The eye is a spherical, hollow structure composed of three tissue layers. The outer layer — the fibrous tunic, comprises the sclera — a white structure — and the cornea, which is transparent. The sclera encompasses some of the ocular surface, most of which is not visible. However, the 'white of the eye' is distinctively visible in humans compared to other species. The cornea, a clear covering at the front of the eye, enables light penetration. The eye's middle...
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Vision01:24

Vision

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Vision is the result of light being detected and transduced into neural signals by the retina of the eye. This information is then further analyzed and interpreted by the brain. First, light enters the front of the eye and is focused by the cornea and lens onto the retina—a thin sheet of neural tissue lining the back of the eye. Because of refraction through the convex lens of the eye, images are projected onto the retina upside-down and reversed.
55.2K
The Retina01:32

The Retina

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The retina is a layer of nervous tissue at the back of the eye that transduces light into neural signals. This process, called phototransduction, is carried out by rod and cone photoreceptor cells in the back of the retina.
70.4K
Perceptual Constancy01:12

Perceptual Constancy

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Perceptual constancy is the ability to recognize that objects remain consistent and unchanged even when their appearance varies due to changes in sensory input. There are four main types of perceptual constancy: size constancy, shape constancy, color constancy, and brightness constancy.
Size constancy is the recognition that an object remains the same size, even when its image on the retina changes. For instance, a bus is perceived to be large enough to carry people, even if it looks tiny from...
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Photoreceptors and Visual Pathways01:22

Photoreceptors and Visual Pathways

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At the molecular level, visual signals trigger transformations in photopigment molecules, resulting in changes in the photoreceptor cell's membrane potential. The photon's energy level is denoted by its wavelength, with each specific wavelength of visible light associated with a distinct color. The spectral range of visible light, classified as electromagnetic radiation, spans from 380 to 720 nm. Electromagnetic radiation wavelengths exceeding 720 nm fall under the infrared category,...
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Color Vision01:24

Color Vision

681
Color perception begins in the retina, the light-sensitive layer at the back of the eye. Two main theories explain how colors are seen: the trichromatic theory and the opponent-process theory. The trichromatic theory, proposed by Thomas Young in 1802 and extended by Hermann von Helmholtz in 1852, suggests that color vision is based on three types of cone receptors in the retina. These cones are sensitive to different but overlapping ranges of wavelengths corresponding to red, blue, and green.
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Ojos compuestos de superposición adaptativos para la percepción bajo distintos niveles de luz

Heng Jiang1,2, Chi Chung Tsoi1,2, Yao Chai1,2

  • 1Department of Applied Physics, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China.

Science advances
|September 5, 2025
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron ojos compuestos adaptativos inspirados en los insectos. Estos ojos compuestos de superposición óptica (OSACE) imitan las estructuras naturales para funcionar bien en diversas condiciones de iluminación, ofreciendo capacidades de imagen avanzadas.

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Área de la Ciencia:

  • Ingeniería biomimética
  • Óptica y fotónica
  • Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

  • Los ojos compuestos naturales, específicamente los ojos compuestos naturales de superposición óptica (OSNCE), exhiben una notable adaptabilidad a intensidades de luz variables.
  • Los ojos compuestos artificiales existentes (ACE) se centran principalmente en diseños de aposición, limitando su funcionalidad a condiciones de luz brillante.
  • Existe una investigación limitada sobre los ojos compuestos artificiales de superposición óptica (OSACE) que pueden adaptarse a una amplia gama de iluminación.

Objetivo del estudio:

  • Replicar las características anatómicas y funcionales de las OSNCE en sistemas artificiales.
  • Desarrollar OSACE capaces de adaptarse a las variaciones significativas de la intensidad de la iluminación.
  • Para lograr un rendimiento de imagen de alta calidad, incluyendo un amplio campo de visión y detección de movimiento rápido.

Principales métodos:

  • Imitó las características anatómicas de OSNCE usando fibras ópticas de plástico con lente como ommatidia artificial.
  • Implementó un enfoque espacial y temporal combinado, integrando hardware y algoritmos para la adaptación a la luz.
  • Probó el rendimiento de los OSACE en un rango de 1000 variaciones de iluminación.

Principales resultados:

  • Replicó con éxito las características anatómicas clave y los ajustes de los ganglios de OSNCE.
  • Logró un rendimiento robusto a través de una variación de 1000 veces en la intensidad de la luz.
  • Mantuvo una alta calidad de imagen, incluido un campo de visión de 180 °, una distorsión mínima y una profundidad de campo casi infinita.

Conclusiones:

  • Los OSACE desarrollados demuestran una adaptación biomimética efectiva a diversas condiciones de iluminación.
  • El enfoque espacial y temporal combinado permite imágenes de alto rendimiento en luz variable.
  • Estos OSACE adaptativos muestran un potencial significativo para aplicaciones en vigilancia, realidad virtual y UAV.