OEP | 仿生自适应光学成像——赋予机器“活”的眼睛【北京航空航天大学王琼华教授、刘超副教授团队】

受自然界精妙视觉系统的启发，仿生自适应光学成像技术正经历着从静态模拟到动态智能的深刻变革。北京航空航天大学王琼华教授、刘超副教授团队在Opto-Electronics Plus 2026年第1期发表题为“Bioinspired adaptive optical imaging technology”(仿生自适应光学成像技术)的综述文章，系统性地勾勒了这一领域的全景图。该综述重点梳理了两大核心研究方向，并展望了其未来发展趋势。

图1  仿生自适应光学成像技术的主要研究方向，包括仿人眼自适应成像、仿复眼自适应成像和其他仿生自适应成像技术

方向一：仿人眼自适应成像，旨在模拟哺乳动物“相机式”视觉，聚焦于复刻晶状体调焦与瞳孔光圈调节功能。主流技术路径包括：液体透镜，通过电压控制液滴形状实现毫秒级快速变焦，结构简单，已应用于手机摄像头等领域；液晶透镜，利用电场调控液晶分子排列以改变折射率，无机械运动且易于阵列化，在增强现实显示中应用潜力巨大；介电弹性体透镜，借助高压使弹性薄膜变形，形变大且驱动方式更接近生物肌肉，有望构建高性能仿生变焦系统。

方向二：仿复眼自适应成像，致力于实现极致的广角与动态感知。昆虫复眼由众多小眼构成，天然具备大视场、高灵敏度及敏锐的运动探测能力。该领域正从固定焦距向自适应变焦演进：早期如TOMBO系统采用平面微透镜阵列实现并行成像，随后AWARE系列相机通过“主物镜+微相机阵列”的多尺度架构实现亿级像素超大视场成像。最新突破在于将液体透镜等可调谐元件集成至每个小眼，使复眼系统既能实现广域覆盖，又能根据目标距离动态调焦，并控制光圈形状以适应复杂光照。

此外，该综述还探讨了其他生物模型带来的启示，如鸟类的中央凹成像、蛇类的红外热成像以及螳螂虾的偏振和多光谱视觉等。这些研究共同描绘了一幅从单一参数模仿到多模态、多功能融合的宏大图景。