Insecten leveren impulsen en ideeën voor de techniek. Zo werken onderzoekers wereldwijd aan ultradunne afbeeldingsystemen naar het voorbeeld van het insectenoog. Het is onderzoekers van Fraunhofer IOF in Jena gelukt om het principe van Hyperacuity (superoplossend vermogen) uit de natuur in een technisch model over te brengen.
Insecten inspireren wetenschappers om hun in miljoenen jaren geperfectioneerde functies op huidige producten over te brengen. Zo werken onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik aan de ontwikkeling van een ultradunne beeldsensor naar het voorbeeld van het insectenoog. In zijn scriptie ‘Zeer nauwkeurige positiebepaling met kunstmatige facetogen’ verbeterde Andreas Brückner de afbeeldingeigenschappen van deze systemen met betrekking tot toepassingen in de sensortechniek.
Duizenden ogen
Insecten hebben niet twee maar duizenden ogen. Elk facet van hun oog dient voor de opname van een beeldpunt. Lens en zichtcel liggen dicht achter elkaar op een kogelvormige schaal. Zo kunnen de insecten met een totaal van hun facetten een grote zichthoek omvatten maar de beelden hebben geen bijzonder hoge resolutie. Eigenlijk is het verbazingwekkend dat insecten zeer nauwkeurig kunnen manoeuvreren tijdens het vliegen.
Dat is mogelijk door het principe van Hyperacuity. Kort samengevat, insecten zien meer dan de eigenlijke beelden uit de aparte oogfacetten. De truc bestaat uit het overlappen van de gezichtsvelden van naast elkaar liggende facetten. Bruckner heeft dit fenomeen technisch nagebootst. “Het doel was om microscopische facetogen voor objectieven te ontwikkelen, die over een veelvoud van parallel afbeeldende kanalen beschikken en bovendien extreem compact zijn, dunner dan 0,5 mm”, zegt Bruckner.
50 x 50 is eigenlijk 625 x 625
Het is hem gelukt doordat hij eerst analyseerde hoe in kunstmatige facetogen eigenlijk beelden ontstaan. Omdat elk facet een beeldpunt opneemt, was de uitdaging om een gerichte overlapping in een technisch systeem om te zetten. Met de nauwkeurige kennis van de hoekgevoeligheid zouden dan beeldsignalen van naast liggende facetten met elkaar kunnen worden vergeleken. Dat maakt het mogelijk om de positie van een object in een tweedimensionaal blikveld te bepalen met een nauwkeurigheid die een veelvoud hoger ligt dan die van de beeldoplossing.
Een vergelijking heeft getoond, dat een kunstmatig facetoog objectief informatie met een effectieve beeldoplossing van 625 x 625 pixels kan overbrengen, hoewel het aantal werkelijk beschikbare beeldpixels op 50 x 50 is begrensd. Zodoende kan de sensor eenvoudige objecten herkennen en hun positie en grootte exact bepalen en ook bewegingen betrouwbaar detecteren.
Het systeem kan op veel manieren worden gebruikt, zoals zonnestandsensoren, (in de auto) in voertuigassistent-systemen om de strepen op de weg te herkennen of in de productietechniek. De eerste projecten lopen.
