كاميرا رقمية مستوحاة من عيون الحشرات للحصول على مجال رؤية أوسع

r1109563_13474390

استطاع مجموعة من العلماء من صنع كاميرا تحاكي البنية المنحنية والمركبة لعيون الحشرات. يمكن استخدام هذه الكاميرات في الأماكن اللي تحتاج إلى زوايا رؤية واسعة وتغطية مساحات كبيرة على سبيل المثال أنظمة المراقبة المتقدمة أو الطائرات بدون طيار أو في المناظير الطبية.

*
تتكون عيون الحشرات من مئات بل آلاف الاجزاء الصغيرة المسماة بالاوماتيديا (ommatidia) كل جزء يحتوي على عدسة ومخروط يوجه الضوء إلى الأعضاء الحساسة للضوء (photosensitive organ) ، هذه الاوماتيديا تتجمع مع بعضها لتشكل العين النصف كروية للحشرة بحيث تكون كل واحدة منها موجهة باتجاه يختلف بشكل طفيف عن مجاورتها. هذه البنية لعين الحشرة تجعل الرؤية في الاطراف البعيدة بنفس وضوح الرؤيا في وسط حقل الرؤيا وتجعل العين حساسة للحركة أيضاً. وبالإضافة إلى ذلك فإنها تسمح برؤية واضحة ومركزة للأجسام الموجودة ضمن حقل الرؤيا سواء كانت قريبة أو بعيدة.

*

*

يقول علم المواد في جامعة إلينوي إن أصعب تحدي في عملية محاكاة عين الحشرة في صناعة كاميرا هو ان الأجهزة الالكترونية عادة اجسام قاسية ومسطحة بينما في الاحياء كل شيء منحنٍ.

*
هذا الجهاز الجديد يتألف من مجموعة من العدسات الميكروية microlenses مثبتة على أعمدة تحاكي المخاريط الموجهة للضوء في الاوماتيديا هذه العدسات مثبتة على سطح مجموعة من الحساسات الضوئية السيليكونية silicon photodetectors. الأزواج المؤلفة من عدسة و عمود مصنعة من مادة بلاستيكية مطاطية تسمى الإيلاستومير elastomer يفصل بين هذه الازواج مزيج من الإيلاستومير و الفحمcarbon black ليمنع تبدد الضوء من زوج الى آخر و يبلغ قطر العدسة حوالي 1 سم.

*
يقول العلماء ” الجهاز كلو ممطوط ونحيف” وتم نفخها متل البالون لتحاكي شكل العين المركبة. والنموذج المصنع حاليا ينتج صور بالأبيض والاسود ولكن يمكن الحصول على نموذج ملون باستخدام نفس التصميم.

*
المهندس الحيوي لوك لي من جامعة كاليفورنيا بيركليLuke Lee، يقول “هذه المرة الأولى التي يقوم فيها باحثون بتصنيع كاميرا عين مركبة تعمل” المهندس لم يشارك بهذا العمل، ويكمل لي بأن المشكلة تكمن في تصنيع أجزاء الاوميتيديا ودمجها سوية. ” الناس عادة يعرضون جزءا واحدا إما العدسة أو الحساس. فعلى سبيل المثال فان المجموعة اللي يعمل معها لي قاموا بتصنيع مجموعة من الاوميتيديا الصناعية المؤلفة من عدسة و مخروط موجه للضوء لكن بدون حساس للضوء.

*
يقول لي بأن علماء جامعة إلينوي تمكنوا من صنع الجهاز عن طريق القيام بحسابات ميكانيكية مسبقة للطريقة التي سيتمدد فيها التصميم، للتأكد على سبيل المثال من أن الصورة لن تكون مشوشة عند نفخ الجهاز.

*
يصف روجرز هذه الكاميرا بأنها عين حشرة زهيدة حيث تحوي الكاميرا على 180 اوميتديا صناعية و هو عدد مشابه لعدد الاموميتديا عند النمل الناري (Solenopsis fugax) وخنفساء اللحاء(Hylastes nigrinus) وهي حشرات لا ترى بوضوح. وحتى الآن فإن الباحثين قد قاموا بفحص الكاميرا المصنعة من خلال أخذ صور لخطوط بسيطة. لكن روجرز يقول بوجود التصميم الأساسي فإن فريقه يستطيع زيادة دقة الكاميرا عن طريق دمج المزيد من الاوميتيديا الصناعية، ” نود ان نعمل يعسوب بـ 20000 اوميتديا” وهذا الامر يتطلب تصغير المكونات.

*
الكسندر بورست Alexander Borst والذي يقوم ببناء روبوتات طائرة في المانيا يقول بأنه متشوق لاستخدام هذه الكاميرات على روبوتاته، فحقل الرؤيا الواسع لدى الحشرات يسمح للروبوت بالتعرف على بيئته وجعل مواقعه مستقراً أثناء الطيران، ويضيف قد تكون الروبوتات ذات عيون الحشرات الاصطناعية أمهر في الطيران.