基于光纤的人工复合眼用于直接静态成像和超快速运动检测
Heng Jiang1,2, Chi Chung Tsoi1,2, Weixing Yu3
1Department of Applied Physics, The Hong Kong Polytechnic University, 999077, Hong Kong, China.
Light, science & applications
|September 18, 2024
概括
研究人员开发了一种新的人工复合眼 (ACE),模仿了自然的节肢动物眼睛. 这种仿生眼睛为高级应用提供了卓越的动态响应和实时全景成像.
科学领域:
- 仿生学和生物启发工程
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 节肢动物的自然复合眼 (NCE) 通过ommatidia阵列提供了出色的视觉感知.
- 现有的人工复合眼 (ACE) 难以模仿NCE的应用模式并实现高性能.
- 挑战包括将光线从曲线微镜阵列传输到平面传感器,而不会造成干扰.
研究的目的:
- 开发一种可忠地模仿NCEs结构和功能的ACE.
- 克服当前ACEs在静态成像和动态运动检测方面的局限性.
- 为了实现实时全景成像和深度估计,具有广泛的视野.
主要方法:
- 将271个透镜聚合物光纤集成到一个形结构中.
- 忠实的生物模拟NCE的ommatidia安排和曲面的表面.
- 使用聚合物光纤传输光线到平面成像传感器.
主要成果:
- 该ACE实现了271个ommatidia,相当于树皮甲虫 (272).
- 实现了180°视野 (FOV),匹配关节动物的FOV (150-180°).
- 在动态响应 (31.3 kHz vs. 205 Hz) 和高角度运动检测 (5.6×10^6 °/s) 中得到了~100倍的改进.
结论:
- 新的ACE设计成功地模仿了NCE,提供了卓越的性能.
- 可实现实时,180°全景成像和深度估计,几乎无限的景深.
- 适用于监视,机器人和虚拟现实应用中的高速物体捕获.
