Естественные сложные глаза (NCE), одна из самых успешных конструкций глаз в животном мире, привлекли значительное внимание исследователей, воспроизводя анатомическую конфигурацию для формирования биомиметических изогнутых искусственных сложных глаз (BCACE).
В этом обзоре группа профессора Сюмин Чжана из Гонконгского политехнического университета начинает с простой классификации NCE, а затем предоставляет всесторонний обзор основных параметров, рабочих механизмов, последних достижений, методологий изготовления и потенциальных применений BCACE.
Эта работа отличается тем, что авторы уделяют особое внимание «изогнутым» конструкциям, которые сложно изготовить, но они очень напоминают архитектуру и функции NCE и потенциально могут произвести революцию в системах визуализации в системах наблюдения, машинного зрения и беспилотных транспортных средствах.
Важно отметить, что для BCACE обсуждается дальнейшая имитация естественных сложных глаз и их комбинация с оптофлюидными настраиваемыми линзами, чтобы представить многообещающий путь для создания более совершенных инструментов и устройств.
Основные моменты этого обзора заключаются в следующем:
- Авторы предлагают несколько параметров для оценки биомиметических изогнутых искусственных сложных глаз (BCACE), включая поле зрения, угол восприятия каждого омматидия, межомматидиальный угол, количественный показатель эффективности визуализации, оптическую чувствительность и максимальную скорость углового восприятия.
- На основе операционных механизмов уточняются BCACE. В частности, они делятся на объективы с фиксированным фокусным расстоянием и с настраиваемым фокусным расстоянием с дальнейшей подкатегоризацией внутри каждого типа.
- Представлены различные методы изготовления BCACE, такие как деформация планарной линзовой матрицы и прямая лазерная запись.
- Демонстрируются применения BCACE, включая динамический мониторинг.
- Демонстрируются краткие дискуссии о будущем развитии BCACE, включая дальнейшую имитацию естественных сложных глаз и их сочетание с оптофлюидными настраиваемыми линзами.
В этой статье представлен всесторонний обзор биомиметических изогнутых искусственных сложных глаз (BCACE). Опираясь на фундаментальные основы естественных сложных глаз (NCE) и BCACE, авторы ввели набор параметров для определения характеристик BCACE. Рассмотренные BCACE подразделяются на два основных типа в зависимости от принципов их работы: с фиксированным фокусным расстоянием и с настраиваемым фокусным расстоянием.
В частности, первый тип можно разделить на три категории, а именно: упрощенные BCACE, BCACE с матрицами фотодетекторов внутри изогнутых поверхностей и BCACE со световодами. Последний тип также можно классифицировать на основе различных методов изменения формы микролинз, включая давление жидкости, тепловые эффекты и регулировку pH.
Что касается изготовления, хотя некоторые инновационные методы, такие как прямая лазерная запись, были предложены для создания массивов изогнутых микролинз, используемых в BCACE, производство полной системы BCACE, которая могла бы конкурировать по производительности со сложными NCE, остается чрезвычайно сложной задачей.
Следовательно, BCACE еще предстоит пройти значительный путь. Например, необходимо разработать новые концепции проектирования и подходы к изготовлению, чтобы имитировать не только NCE аппозиции, но также NCE оптической суперпозиции и NCE нейронной суперпозиции. Кроме того, интеграция BCACE с оптофлюидными настраиваемыми линзами обеспечивает точный контроль над манипулированием светом, тем самым облегчая реализацию систем искусственного интеллекта с расширенными возможностями обработки информации.
Таким образом, можно предвидеть, что BCACE превратят микрооптические системы визуализации в универсальные платформы для практических применений, включая, помимо прочего, интеллектуальное здравоохранение, интеллектуальные роботизированные системы зрения и системы обзора беспилотных летательных аппаратов.
Теги: зрение, киборг
