仿生复眼系统制造与应用研究进展

房丰洲，张皓洋，宋　乐，等．仿生复眼系统制造与应用研究进展［Ｊ］．纳米技术与精密工程，２０１５，１３（６）：４３４－４４２．

ＦａｎｇＦｅｎｇｚｈｏｕ，ＺｈａｎｇＨａｏｙａｎｇ，ＳｏｎｇＬｅ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｏｍｐｏｕｎｄｅｙｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＰｒｅｃｉ－ｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，１３（６）：４３４－４４２（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．

仿生复眼系统制造与应用研究进展

房丰洲，张皓洋，宋　乐，庞　阔，张　越

（精密测试技术及仪器国家重点实验室（天津大学），天津３０００７２）

摘　要：仿生复眼视觉系统具有体积小、重量轻、视场角大、动态灵敏度高、可测速等特性，在机器人探测和微型飞

行器系统等领域有广泛应用，引起国内外学者高度关注．本文概述国内外仿生复眼制造最新研究进展；并根据其原

理特性不同，简要介绍近几年仿生复眼典型应用的研究进展，为该领域进一步研究与开发提供有效参考．

关键词：仿生复眼；微透镜阵列；超精密加工；系统应用

中图分类号：ＴＨ１６１；ＴＨ７０；ＴＨ７４；Ｏ４３９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－６０３０（２０１５）０６－０４３４－０９

收稿日期：２０１５－１０－１９．

基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）资助项目（２０１１ＣＢ７０６７００）；国家外专局引智计划（１１１计划）资助项目（Ｂ０７０１４）；国家自然科

学基金资助项目（５１１７５３７７）．

作者简介：房丰洲（１９６３—　），男，博士，教授．

通讯作者：宋　乐，副教授，ｓｏｎｇｌｅ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＣｏｍｐｏｕｎｄＥｙｅＳｙｓｔｅｍ

ＦａｎｇＦｅｎｇｚｈｏｕ，ＺｈａｎｇＨａｏｙａｎｇ，ＳｏｎｇＬｅ，ＰａｎｇＫｕｏ，ＺｈａｎｇＹｕｅ

（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅａｔｕｒｉｎｇｓｍａｌｌｖｏｌｕｍｅ，ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ｌａｒｇｅｆｉｅｌｄ－ｏｆ－ｖｉｅｗ，ｈｉｇｈｄｙｎａｍｉｃｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｏｍｐｏｕｎｄｅｙｅｖｉｓｕａｌｓｙｓｔｅｍｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｔｔｅｎ－ｔｉｏｎａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．Ｉｔｃｏｕｌｄｂｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｒｏｂｏｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏａｉｒｖｅｈｉｃｌｅ（ＭＡＶ）ｓｙｓ－ｔｅｍａｎｄｍａｎｙｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｏｍｐｏｕｎｄｅｙｅｓｉｓｏｕｔｌｉｎｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｙｐｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｏｍｐｏｕｎｄｅｙｅｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｏｍｐｏｕｎｄｅｙｅｓ；ｍｉｃｒｏｌｅｎｓａｒｒａｙ；ｕｌｔｒａ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ｓｙｓｔｅｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

通过研究和模仿生物视觉机理，并将生物视觉机

制应用到实际工程当中，来完成探测和分析处理等工

作的过程，是仿生视觉的主要内容．体积小、视场角大、

对物体运动反应灵敏是昆虫复眼的突出优势［１］．随着

制造工艺的提升和光学设计与高新技术的发展［２－４］，多

种自由曲面的设计、加工和在单个透镜上集成上百个

甚至更多的子眼已成为现实．这也在一定程度上突破

了单孔径光学系统大视场角与系统复杂性和小型化特性相互制约、易受衍射极限等因素影响的局限性，并在雷达预警系统、微型飞行器及运动机器人等各个领域中有良好的应用前景［５］．本文着重在制造工艺和原理应用两方面综述仿生复眼系统的最新研究进展．在仿生复眼系统常用制备方法的基础上，归纳近年来制造工艺的发展，并对其特点进行分析．同时，从复眼的原理特性出发，总结不同类型仿生复眼系统应用研究进展，并对其性能、功能和潜在应用领域进行分析．