دید بهتر در تاریکی با لنز جدید الهام گرفته از ماهی

به گزارش سرویس علمی ایسنا، محققان دانشگاه ویسکانسین مدیسون حساسیت سیستم تصویربرداری را از طریق لنزها و نه اجزای حسگر ارتقا بخشیدند.
ربات‌های خنثی‌کننده بمب، جراحان لاپاروسکوپی و تلسکوپ‌های شکارچی سیاره در محیط های تاریک به جزئیات کوچک نیاز دارند. این چشمهای مصنوعی می‌توانند به ربات‌های جستجو و نجات یا حوزه جراحی برای روشن ساختن محیط تاریک کمک کند.
بیشتر تلاش‌ها برای ارتقای دید در شب، "شبکیه" چشم مصنوعی را هدف قرار می‌دهند – برای مثال مواد یا الکترونیک یک حسگر دوربین دیجیتالی را تغییر می‌دهند- تا بتوانند واکنش قویتری به نور ورودی نشان بدهند اما محققان به جای تلاش برای ارتقای حساسیت در پایانه عقبی، شدت نور ورودی را از پایانه جلویی افزایش دادند که شامل ابزار اپتیک متمرکز نور بر روی حسگر بود.
آن‌ها از دو حیوان آبزی برای این استراتژی الهام گرفتند که استراتژی‌ها مختلف را برای بقا و مشاهده در آبهای تاریک ایجاد می‌کنند. بررسی بین پوزه بلند دماغ ماهی‌ها دو چشم بسیار غیرعادی را آشکار کرد که شبکیه آن‌ها بجای سطح نرم مرسوم در بیشتر موجودات، از هزاران فنجان بلورین ریز تشکیل شده است.
این فنجان‌های ریز به جمع‌آوری و تشدید نور قرمز می‌پردازند که به ماهی در تشخیص شکارچی‌ها کمک می‌کند. محققان با ساخت هزاران آینه سهمی‌وار که هر کدام به اندازه یک دانه گرده بودند، این فنجان‌های بلورین را شبیه‌سازی کردند. آن‌ها سپس آرایه‌های ساختار جاذب نور را در سراسر سطح یک گنبد نیم کره یکنواخت شکل دادند. این ترکیب که از چشم مرکب تلفیقی خرچنگها الهام گرفته، نور ورودی را بر روی نقاط منفرد متمرکز کرده و شدت آن را افزایش می‌دهد.
تیم دستگاه به سادگی قابل ادغام در سیستم‌های کنونی برای مشاهده مناظر مختلف با نور کم است. اگرچه چشمهای مرکب تلفیقی به شدت حساس هستند، اما معمولا دید واضحی ندارند. افزایش شدت نور زمانی که نور به پیکسل‌های منفرد فشرده می‌شود، باعث شفافیت می‌شود.
محققان برای بازیابی وضوح از دست رفته، چندین تصویر خام را ثبت کرده و مجموعه آن را با یک الگوریتم برای تولید تصاویر واضح‌تر پردازش کردند.
این تحقیق در مجله PNAS منتشر شده است.