美研制用于超薄相機(jī)人造昆蟲眼

美研制用于超薄相機(jī)人造昆蟲眼

　　據(jù)英國廣播公司(BBC)28日報(bào)道，最近美國科學(xué)家研發(fā)出一種可應(yīng)用于超薄照相機(jī)上的人造昆蟲眼。這種微凹狀人造昆蟲眼含有密集安裝于一個(gè)針頭大小面積上的8，500個(gè)六角形透鏡。

　　據(jù)《科學(xué)》雜志的描述，這種圓屋頂形狀的結(jié)構(gòu)與蜜蜂的眼睛相似。加州大學(xué)柏克萊分校的研究人員稱,這項(xiàng)工作還有助于闡明昆蟲是如何發(fā)育成這樣的復(fù)雜視覺系統(tǒng)。該研究論文的共同撰寫人魯克?李教授說：“雖然昆蟲僅僅是由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育而來，但它們卻能生長和創(chuàng)造出這種美麗的視覺系統(tǒng)。我想弄明白大自然在沒有使用昂貴的制造工藝的情況下是如何創(chuàng)造出這種層層迭加而井然有序的結(jié)構(gòu)。”最終生物工程人員想出一個(gè)相對造價(jià)低廉和較為容易的方法來創(chuàng)造人造眼，這種眼睛部分采用模擬自然的方法。

　　昆蟲眼是一種復(fù)眼，通常由數(shù)百個(gè)透鏡帽形狀的被稱為ommatidia的視覺單位組成。例如，蜻蜓的每只眼睛由3萬個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)組成。每個(gè)視覺單位通過透鏡將光線導(dǎo)入，然后光線成圓錐狀進(jìn)入一個(gè)被稱為感桿束的通道，感桿束中含有感光細(xì)胞。這些感光細(xì)胞與視覺神經(jīng)細(xì)胞相連而產(chǎn)生影像。

　　ommatidia被并排緊密置于凸起中為昆蟲創(chuàng)造出一個(gè)大范圍的視覺區(qū)域。每個(gè)單位的朝向略有不同，這種蜂窩結(jié)構(gòu)的眼睛產(chǎn)生一個(gè)鑲嵌影像，這種影像雖然分辨率比較低但卻非常適于探測移動(dòng)物體。研究小組首先制造出一個(gè)微型可再度使用有8，700個(gè)凹痕的模具。然后在這個(gè)布滿麻窩的半球被注滿環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂當(dāng)被紫外線照射時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)從而形成一種具有各種化學(xué)特性的更為堅(jiān)硬的物質(zhì)。在低溫下烘焙后可以將它從模具中取出。經(jīng)過這種處理便可獲得一個(gè)針頭大小的圓屋頂，在它的表面有8，700個(gè)蜂窩形格式的凸起。每個(gè)凸起的功能相當(dāng)于一個(gè)透鏡，可以將光線會(huì)聚至下面的物質(zhì)上。

　　一段時(shí)間后會(huì)聚的光線與樹脂發(fā)生反應(yīng)形成一圓錐體，從而將光線導(dǎo)入結(jié)構(gòu)的更深處。在光線繼續(xù)在樹脂中燒灼出一條道路時(shí)，形成被稱為波導(dǎo)管的一個(gè)微小的與昆蟲眼中感桿束類似的通道。光線與聚合體的反應(yīng)改變了物質(zhì)的光學(xué)特性，這意味著所有進(jìn)入波導(dǎo)管的光線沿著它的長度被引導(dǎo)進(jìn)來。結(jié)果便形成一個(gè)覆有透鏡的微型樹脂圓屋頂，其中穿通有完美排列的可以將光線導(dǎo)入穿越圓屋頂中心的光線導(dǎo)管。當(dāng)光線穿射透鏡隨之產(chǎn)生一個(gè)光線通道后，研究人員相信通過這種最初形成于昆蟲眼睛的結(jié)構(gòu)可以獲得圖像。李說：“在我看來首先要有一個(gè)透鏡。我不認(rèn)為你先形成一個(gè)視覺神經(jīng)系統(tǒng)，然后它再成扇形散開。”目前研究人員還沒有將人造眼于任何類型的成像裝置連接起來。

　　但它可被附置于類似數(shù)字照相機(jī)中的成像傳感器上組成一個(gè)完備的成像設(shè)備。這可使人造眼應(yīng)用于微型全方位監(jiān)視設(shè)備，超薄照相機(jī)以及高速運(yùn)動(dòng)傳感器上。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署對人造眼的研究很感興趣，在這方面進(jìn)行了資助。李認(rèn)為它還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中，像內(nèi)臟成像。在接受英國廣播公司新聞網(wǎng)站采訪時(shí)他表示：“你將這種具有無線通訊功能的微型系統(tǒng)吞到肚子中，所以可以利用這種裝置獲得你身體內(nèi)部的影像然后將它們發(fā)回到體外。”李相信這項(xiàng)工作還可以為盲人研發(fā)出人造視網(wǎng)膜，他說：“這是我們未來的目標(biāo)?！?BR>