复刻“精密之眼”！新晶体材料可将视野扩大到360度

科普时报讯（实习生王雨珂）

国际期刊《新科学家》日前发表一篇文章指出，受昆虫复眼启发的照相机无需昂贵的镜头就能获得极宽的视野，有可能为机器人和无人驾驶汽车的导航或跟踪提供更廉价、简单和轻便的视觉传感器。

蜻蜓等昆虫的眼睛是成对的，能提供几乎360度的视野，帮助它们巧妙地躲避捕食者。它们的眼睛由许多膜片组成，这些膜片本质上是管状的，一端是简单的透镜，另一端是基本的感光器。它们的视觉是由这些膜片的像素状输入组成的。

事实证明，通过在半球上覆盖图像传感器或制造多个透镜，将光线引向中央传感器来制造能够实现相同功能的相机，具有很大的挑战性。香港科技大学跨学科材料科学博士范智勇和同事在无需使用精确制造透镜的情况下，利用一种名为包晶石晶体材料制成的纳米线复制了昆虫眼睛的结构。

他们的设计包括一个直径约2厘米的3D打印半球。半球上有121个开口，每个开口直径1毫米，就像一个简单的针孔摄像机。在每个孔中，过氧化物纳米线将极窄视场中的光线直接照射到光传感器上，电子装置将结果合成一帧图像。人工眼可以生成视场角为140度的图像，一对重叠的人工眼可以将视场角扩大到220度。

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范智勇说，在某些机器人应用中，例如在无人机群编队飞行中，需要保持一定的距离，也许只有几米远。它们需要知道彼此接近和远离的精确位置和相对速度，因此复眼非常重要，它有更宽的视野，对运动也更敏感。

研究人员还制造了一对较小的人工复眼，配备了37个光传感器。他们在一架四旋翼无人机上安装了这一系统，并能用它追踪地面上的机器狗。范智勇说，复眼设计还具有简单、轻便的优点，但不会完全取代传统相机。