Als eines der erfolgreichsten Augendesigns im Tierreich haben natürliche Facettenaugen (NCEs) erhebliche Forschungsaufmerksamkeit auf sich gezogen, indem sie die anatomische Konfiguration nachbildeten, um biomimetisch gebogene künstliche Facettenaugen (BCACEs) zu bilden.
In diesem Aufsatz beginnt die Gruppe von Professor
Diese Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Autoren insbesondere auf die „gekrümmten“ Systeme konzentrieren, die schwer herzustellen sind, aber der Architektur und den Funktionen von NCEs sehr ähneln und möglicherweise die Bildgebungssysteme in den Bereichen Überwachung, maschinelles Sehen und unbemannte Fahrzeuge revolutionieren könnten.
Wichtig ist, dass für BCACEs die weitere Nachahmung natürlicher Facettenaugen und die Kombination mit optofluidisch abstimmbaren Linsen diskutiert werden, um einen vielversprechenden Weg zur Bereitstellung besserer Instrumente und Geräte darzustellen.
Die Highlights dieser Rezension sind wie folgt:
- Die Autoren schlagen mehrere Parameter zur Bewertung biomimetisch gekrümmter künstlicher Facettenaugen (BCACEs) vor, darunter das Sichtfeld, den Akzeptanzwinkel jedes Ommatidiums, den interommatidialen Winkel, die quantitative Abbildungsleistungsmetrik, die optische Empfindlichkeit und die höchste Winkelwahrnehmungsgeschwindigkeit.
- Basierend auf den Wirkmechanismen werden BCACEs aufgeklärt. Konkret werden sie in solche mit fester Brennweite und solche mit einstellbarer Brennweite unterteilt, mit weiteren Unterkategorisierungen innerhalb jedes Typs.
- Es werden verschiedene Herstellungsmethoden für BCACEs vorgestellt, wie z. B. die Verformung planarer Linsenanordnungen und das Laserdirektschreiben.
- Es werden Anwendungen von BCACEs vorgestellt, einschließlich dynamischer Überwachung.
- Es werden kurze Diskussionen über die zukünftige Entwicklung von BCACEs gezeigt, einschließlich der weiteren Emulation natürlicher Facettenaugen und der Kombination mit optofluidisch abstimmbaren Linsen.
Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über biomimetisch gebogene künstliche Facettenaugen (BCACEs). Basierend auf den grundlegenden Grundlagen natürlicher Facettenaugen (NCEs) und BCACEs haben die Autoren eine Reihe von Parametern eingeführt, um die Eigenschaften von BCACEs zu beschreiben. Die überprüften BCACEs werden aufgrund ihrer Arbeitsprinzipien in zwei Haupttypen eingeteilt: solche mit fester Brennweite und solche mit einstellbarer Brennweite.
Insbesondere der erstere Typ kann weiter in drei Kategorien unterteilt werden, nämlich vereinfachte BCACEs, BCACEs mit Fotodetektor-Arrays innerhalb gekrümmter Oberflächen und BCACEs mit Lichtleitern. Der letztere Typ kann auch anhand verschiedener Techniken zur Veränderung der Formen von Mikrolinsen kategorisiert werden, darunter Fluiddruck, thermische Effekte und pH-Anpassungen.
Was die Herstellung anbelangt, wurden zwar einige innovative Methoden, wie z. B. Laser-Direktschreiben, zur Herstellung gekrümmter Mikrolinsenarrays für BCACEs vorgeschlagen, die Herstellung eines vollständigen BCACE-Systems, das mit der Leistung hochentwickelter NCEs mithalten kann, bleibt jedoch eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe.
Folglich haben BCACEs noch einen beträchtlichen Weg vor sich. Beispielsweise müssen neuartige Designkonzepte und Herstellungsansätze entwickelt werden, um nicht nur Appositions-NCEs, sondern auch optische Überlagerungs-NCEs und neuronale Überlagerungs-NCEs zu emulieren. Darüber hinaus ermöglicht die Integration von BCACEs mit optofluidisch abstimmbaren Linsen eine präzise Steuerung der Lichtmanipulation und erleichtert so die Realisierung künstlicher Intelligenzsysteme mit verbesserten Informationsverarbeitungsfähigkeiten.
Zusammenfassend ist absehbar, dass BCACEs mikrooptische Bildgebungssysteme in vielseitige Plattformen für praktische Anwendungen verwandeln werden, darunter unter anderem intelligente Gesundheitsfürsorge, intelligente Roboter-Sichtsysteme und unbemannte Luftfahrzeug-Sichtsysteme.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Erweiterte Geräte und Instrumentierung.