受象鼻魚視網膜結構啟發 科學家研製出可夜視人工眼

受象鼻魚視網膜結構啟發 科學家研製出可夜視人工眼

受夜行性魚類象鼻魚特殊視網膜結構的啟發,研究人員新近研製出一種具有夜視功能的人工眼。這種技術將來有望在搜救機器人、內視鏡與太空探索等領域發揮作用。

為了在低光或黑暗環境中拍攝到更清晰的照片,現有多數成像系統主要通過使用更好的感光材料或影像增強器來提高成像元件的光敏度。美國威斯康辛大學麥迪遜分校江洪睿教授團隊在新一期美國《國家科學院學報》上報告了一種光學解決方案,讓成像器件收集更多的光線。

江洪睿說:“我們這個方法有一個很大的優勢,就是它不同於但不排斥其他方法。相反,它能夠與其他方法結合使用來進一步提高光敏度。換句話說,我們的方法能改進任何夜視攝影機或內視鏡,包括目前使用的夜視攝影機或內視鏡。”

據介紹,研究人員主要是從象鼻魚的視網膜結構獲得靈感的。象鼻魚是非洲的一種熱帶淡水魚類,因其吻部形似象鼻而得名。它們的視網膜中有一系列微小的凹陷杯狀結構,可把光匯聚到感光細胞上,增加眼睛的光敏度,因此象鼻魚在渾濁的河水中也能探測到掠食者,生存能力大幅提高。

研究人員利用雷射燒蝕等技術設計出一系列具有微型凹陷的杯狀結構,其拋物線形側壁可像鏡子一樣反射光並將其匯聚。研究人員隨後把這些杯狀結構固定到半球形基座上,構造出一種與龍蝦重疊型複眼類似的新型人工眼。

江洪睿說,新型人工眼讓圖像變亮了約4倍,“這種提高程度超過了其他任何成像儀技術”。在幾乎漆黑一片的環境中,這種人工眼可清楚地看到威斯康星大學麥迪遜分校吉祥物“獾”的模樣。

江洪睿認為,這項技術主要用於低光成像系統,如夜視儀與內視鏡,但將來也可應用在機器人與太空探索等方面。他們準備在未來5年內進一步改進技術,如讓拋物線形側壁更加平滑以減少光線散射,這樣預計其光敏度還可提高一個量級。

出處:cnbeta

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