På många sätt, det mänskliga ögat är inget som en digital kamera. Våra ögon inte har en fast frame rate eller upplösning; det finns ingen konsekvent färgåtergivning, och vi har bokstavligt, stora blinda fläckar. Men, dessa optiska motsägelser — som finns i alla biologiska ögat — är en produkt av det naturliga urvalet, och erbjuder ett antal fördelar som forskare som arbetar i digital vision kan dra nytta av.
Typexempel är en ny typ av 3D-utskrivna objektiv som skapats av forskare från Universitetet i Stuttgart i Tyskland. Varje objektiv är gjorda av plast och är inte större än en nypa salt. Men, deras storlek är endast en aspekt av deras duktighet. Den verkliga nyheten här är att linserna efterlikna de åtgärder av “fovea,” en viktig fysiologisk funktion i ögonen på människor och örnar, som möjliggör för snabbare bildbehandling.
Bilder och illustrationer som visar hur foveated linser skiljer sig åt i fokus, och vad de linser som själva ser ut.
Bild: Thiele et al
Fovea är latin för “gropen” eller “fallgrop”, och saken själv ser ut som en liten ihålig i baksidan av din näthinna. Det är hem till en tät koncentration av fotoreceptorcellerna, och fungerar som en samlingspunkt för vision. Om du håller ut händerna framför dig på arms längd, fovea täcker en yta som ungefär motsvarar både dina miniatyrer, eller runt två grader av din totala synfältet. (Som jämförelse detta Vsauce video.) Detta skapar en central punkt i vår vision att med hög upplösning, omgiven av en lägre upplösning hela. Detta tillåter oss att fokusera våra optiska kraften där den behövs, det vill säga: där vi letar. Människor ser ut så här, och eagles gör så bra (de har en särskilt djup fovea som ger knivskarpa vision).
Genom att återskapa denna uppsättning i små linser med hjälp av 3D-utskrivna plast, forskare hoppas att de kommer att kunna göra kameror som kan behandla bilder snabbt och effektivt. Plus, som de individuella linserna är så små, att de kan användas för teknik som små flygande drönare (robot bin!) eller kirurgiska verktyg som måste arbeta inuti kroppen. Det finns några nackdelar med att linserna, inklusive det faktum att de tar flera timmar att 3D-print, men dessa problem kommer förhoppningsvis att lösas genom massproduktion. En fullständig studie som beskriver techno i full kan läsas i tidskriften Science Förskott.