2014年第49卷第6期生物学通报30引言仿生学（bionics）是20世纪中叶出现的一门前沿科学，主要研究生物的结构、功能和工作原理，并将这些原理应用于工程技术之中，模仿生物技术发明的技术装置和仪器性能更加优越。仿生学的问世开辟了人类向生物界索取蓝图的道路，拓宽了人们的视野，显示出强大的生命力。仿生学从诞生到发展仅有短短几十年，其研究成果却相当可观。昆虫一直是最重要的仿生对象，科学家对昆虫的感觉器官、形态结构、运动功能和其他特异能力的仿生研究抱有极大的兴趣。在昆虫感觉器官仿生方面，尤其是视觉仿生，国内外的研究者都给予了高度关注。复眼是天然的多孔径光学成像系统，是昆虫最主要的光感受器官，尽管复眼的结构简单，但其视场大，对运动物体的感应也十分灵敏，是人和哺乳动物的单眼所不可及的。复眼不仅可以识别物体，而且还可以感知偏振光、紫外光等，对光的波长、强度、图案和色彩也有一定的分辨能力。昆虫复眼的视觉研究成果已经被广泛应用于工程技术领域中，在视觉信息处理研究等领域的应用前景也十分广阔。1昆虫复眼视觉研究成果在工程技术中的应用1.1人造同位复眼照相机2013年5月1日，英国《自然》杂志上发表了模拟复眼特性的人造同位复眼照相机的相关报道，该相机由国际科研团队研发，其中就有中方人员参与。人造同位复眼照相机的优点在于能够捕捉到180度范围的清晰图像，不会发生离轴像差，可实现视场和景深最大化［1］。人造同位复眼照相机由1组可变形的硅基光电感应阵列和1组弹性微型透镜阵列组成，这2组阵列分布在弹性薄膜基板的两侧，首先在平面上制造并组装，再经过弹性变形转换成近乎完美的半球形状（近180度）。昆虫的复眼由若干个小眼组成，研究人员模仿昆虫复眼的结构，使人造同位复眼照相机中每个微型透镜和光感元件构成1个“小眼”，整个相机上集成了180个“小眼”，捕捉全方位的图像。在这项研究中，可拉伸的电子设备起到了关键作用。传统的脆性电子设备无法像昆虫的复眼那样变形，从而把光电感应阵列分布在一个半球形的表面上。所谓同位，是指在液压的调控下，弹性微型透镜和光电感应元件在弹性薄膜基板变形成任意曲率的球面时保持高度一致性，从而确保复眼照相机不会发生离轴像差，即由于球面折射存在球差和曲率而衍生出实际图像与理想图像的偏差［1］。人造同位复眼照相机对人们的生活有着长远的效益，在内镜监测和现场监控设备微广角无限深度的技术领域中具有广泛的应用前景，其灵活、柔性的结构设计还可以为其他仿生相机技术提供新的发展思路。1.2相控阵雷达相控阵雷达（phased array radar）因其天线为相控阵型而得名。蜻蜓的每个小昆虫复眼的仿生学应用金菲颜忠诚*（首都师范大学生命科学学院北京100048）摘要昆虫复眼结构独特、功能优异，是重要的仿生对象。仿生学家模拟复眼特性研发了人造同位复眼照相机；模拟蜻蜓复眼结构研制了相控阵雷达；从蚂蚁、蜜蜂和其他昆虫的复眼结构中得到启示，研制了偏振光导航仪；根据甲虫的视动反应机制研制出空对地速度计。科学家还对昆虫复眼的信息加工原理进行研究，研制出寻的末制导装置；法国科学家研制出仿复眼视觉导航装置及昆虫化机器人。关键词昆虫复眼仿生学研究成果应用中国图书分类号：Q96文献标识码：A*通讯作者
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