The eyes of ants inspire the new generation of surveillance cameras

A rubber matrix with microlenses and a network of silicon photodetectors with diodes on a sheet, allow recreating the characteristics of the eyes of some insects endowed with ommatidia or sensory units.

A U.S. and Asian team, led from the University of Illinois (USA) by researchers Young Min Song, Yizhu Xie and John A. Rogers, has developed a semi-spherical camera composed of a flexible microlens system imitating the eyes of insects such as ants.

The findings of this work can be found in the May issue of Nature under the title Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.

Los 180 elementos de imagen que captan imágenes en esta cámara, parecidos a las unidades de los ojos compuestos de los insectos, ofrecen un campo de visión de 160º, según señalan en la revista Nature. Este esquema sería similar al que presentan los omatidios o unidades sensoriales de los ojos compuestos de algunos insectos, concretamente a los de la hormiga de fuego (Solenopsis fugax) y el escarabajo de la corteza (Hylastes nigrinus).

Cada una de estos omatidios contiene una lente y un cono que canaliza la luz a un órgano fotosensible. Todos los omatidios se agrupan entre sí para formar el ojo semiesférico, con cada uno apuntando en una dirección ligeramente diferente. Esta estructura permite capturar imágenes tanto en el centro como en la periferia, enfocando aquellas zonas que el insecto (o la cámara) desee. También permite una gran profundidad de campo con objetos estén enfocados tanto sin están cerca como lejos.

La longitud focal corta de cada microlente y la técnica desarrollada para crear las imágenes proporcionan una percepción de la profundidad que permite observar varios objetos a la vez aunque estén situados a distancias distintas.

En cuanto a respuesta a la luz, el proyecto ha sido también un éxito en cuanto a la adaptación a diferentes niveles de intensidad lumínica gracias al uso de algoritmos y procesos en la adquisición de datos.

“El mayor desafío en la imitación de la estructura de un ojo de un insecto en una cámara es que la electrónica es típicamente plana y rígida. En biología, todo es curvilínea”, ha asegurado John A. Rogers, uno de los investigadores del equipo.

El sistema se compone de una matriz de goma con las microlentes y una red de fotodetectores de silicio con diodos en una lámina. El conjunto se puede inflar como un globo para adquirir la forma semiesférica y acoplarlo al resto de la cámara.

Esta experiencia podría suponer una revolución en aplicaciones como los sistemas audiovisuales en medicina o videovigilancia avanzada.