Не секрет, что со времён Леонардо да Винчи, придумавшего летательный аппарат с машущими крыльями, а возможно даже и раньше, вдохновение для разработок, специалисты черпают из природы. Сегодня для этого существует целая наука – бионика, в рамках которой, учитывая современный уровень развития технологий, стало возможным решение множества технических проблем.
Американские инженеры недавно рассказали о создании аналога фасеточного глаза насекомого. Этот необычный орган состоит из сотен и тысяч отдельных светочувствительных структур (омматидий). Каждая состоит из линзы и клетки-колбочки, которая передаёт сигнал. Все омматидии представляют собой своеобразные длинные тонкие ниточки. Собранные в пучок и смотрящие под разными углами они образуют полусферический глаз, который позволяет насекомым видеть окружающее пространство с широким обзором. При этом все объекты, расположенные как вблизи, так и вдалеке, выглядят для них одинаково чётко.
"В отличие от биологических объектов, электроника более грубая и, как правило, расположена на плоскости. В природе же всё имеет искривлённую поверхность", – отмечает профессор Джон Роджерс (John Rogers) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (University of Illinois at Urbana-Champaign).
Специалист факультета инженерии и наук о материалах, он в течение трёх лет работал в своей лаборатории над созданием цифровой камеры, копирующей природный аналог.
Созданное Роджерсом совместно с коллегами из других лабораторий устройство обладает всеми достоинствами глаза обычной комнатной мухи: оно "умеет" держать в фокусе наблюдаемый объект, вне зависимости от того близок он или далёк, расположен прямо или на периферии смотрящего. Угол обзора камеры составляет 160 градусов, причём, как и глаза мухи, она обладает высокой чувствительностью к движению.
В статье, опубликованной в журнале Nature, учёные рассказывают, что благодаря интеграции новых материалов и разработанных ими схем искусственные глаза могут потягаться "зрением" с такими насекомыми как муравьи или короеды.
"Вся конструкция эластичная и тонкая: её можно надуть как воздушный шар", – объясняет Роджерс.
Устройство представляет собой множество микролинз, объединённых при помощи эластомера и помещённых на массив кремниевых фотодетекторов. Каждая микролинза представляет собой аналог омматидия – того самого структурного элемента фасеточного глаза.
Всего у искусственного глаза 180 таких "омматидий". Понятно, что чем больше их будет, тем лучше.
В настоящее время камера позволяет получать лишь чёрно-белые изображения, однако цветной аппарат будет иметь аналогичный дизайн.
"В перспективе мы хотим добиться такого же уровня зрения, каким обладает стрекоза, глаза которой имеют более 20 тысяч омматидий", – рассказывает Джон Роджерс.
Для этого команде учёного придётся сделать элементы искусственного фасеточного глаза меньше.
Тем временем другие инженеры уже мечтают использовать новые камеры в качестве глаз для роботов-насекомых. В этом случае бионические аппараты смогут лучше летать, так как им будет легче определять своё местоположение в пространстве. Медикам новое устройство пригодится для создания нового класса эндоскопов. Камера с панорамным обзором, наверняка, будет пользоваться большим спросом и у спасателей.
