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 据英国广播公司(BBC)日前报道,最近美国科学家研发出一种可应用于超薄照相机上的人造昆虫眼。这种微凹状人造昆虫眼含有密集安装于一个针头大小面积上的8,500个六角形透镜。
      据《科学》杂志的描述,这种圆屋顶形状的结构与蜜蜂的眼睛相似。加州大学柏克莱分校的研究人员称,这项工作还有助于阐明昆虫是如何发育成这样的复杂视觉系统。该研究论文的共同撰写人鲁克·李教授说:“虽然昆虫仅仅是由单个细胞发育而来,但它们却能生长和创造出这种美丽的视觉系统。我想弄明白大自然在没有使用昂贵的制造工艺的情况下是如何创造出这种层层迭加而井然有序的结构。”最终生物工程人员想出一个相对造价低廉和较为容易的方法来创造人造眼,这种眼睛部分采用模拟自然的方法。
  昆虫眼是一种复眼,通常由数百个透镜帽形状的被称为ommatidia的视觉单位组成。例如,蜻蜓的每只眼睛由3万个这样的结构组成。每个视觉单位通过透镜将光线导入,然后光线成圆锥状进入一个被称为感杆束的通道,感杆束中含有感光细胞。这些感光细胞与视觉神经细胞相连而产生影像。
      ommatidia被并排紧密置于凸起中为昆虫创造出一个大范围的视觉区域。每个单位的朝向略有不同,这种蜂窝结构的眼睛产生一个镶嵌影像,这种影像虽然分辨率比较低但却非常适于探测移动物体。研究小组首先制造出一个微型可再度使用有8,700个凹痕的模具。然后在这个布满麻窝的半球被注满环氧树脂,环氧树脂当被紫外线照射时会发生反应从而形成一种具有各种化学特性的更为坚硬的物质。在低温下烘焙后可以将它从模具中取出。经过这种处理便可获得一个针头大小的圆屋顶,在它的表面有8,700个蜂窝形格式的凸起。每个凸起的功能相当于一个透镜,可以将光线会聚至下面的物质上。
      一段时间后会聚的光线与树脂发生反应形成一圆锥体,从而将光线导入结构的更深处。在光线继续在树脂中烧灼出一条道路时,形成被称为波导管的一个微小的与昆虫眼中感杆束类似的通道。光线与聚合体的反应改变了物质的光学特性,这意味着所有进入波导管的光线沿着它的长度被引导进来。结果便形成一个覆有透镜的微型树脂圆屋顶,其中穿通有完美排列的可以将光线导入穿越圆屋顶中心的光线导管。当光线穿射透镜随之产生一个光线通道后,研究人员相信通过这种最初形成于昆虫眼睛的结构可以获得图像。李说:“在我看来首先要有一个透镜。我不认为你先形成一个视觉神经系统,然后它再成扇形散开。”目前研究人员还没有将人造眼于任何类型的成像装置连接起来。
      但它可被附置于类似数字照相机中的成像传感器上组成一个完备的成像设备。这可使人造眼应用于微型全方位监视设备,超薄照相机以及高速运动传感器上。美国国防部高级研究计划署对人造眼的研究很感兴趣,在这方面进行了资助。李认为它还可应用于医学中,像内脏成像。在接受英国广播公司新闻网站采访时他表示:“你将这种具有无线通讯功能的微型系统吞到肚子中,所以可以利用这种装置获得你身体内部的影像然后将它们发回到体外。”李相信这项工作还可以为盲人研发出人造视网膜,他说:“这是我们未来的目标。”
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