Böjda bildapparater som kan justera sin form kan ha många värdefulla tillämpningar, till exempel, stödja utvecklingen av mer avancerade medicinska bildbehandlingsverktyg och kameror. De flesta befintliga flexibla kurviga bildapparater, dock, är antingen inte kompatibla med inställbara fokalytor eller kan bara ta bilder med låg upplösning och pixelfyllningsfaktorer.

Forskare vid University of Houston och University of Colorado-Boulder har nyligen designat och skapat en kurvig och formanpassad bildkamera med höga pixelfyllningsfaktorer. Den nya kameran, presenteras i en tidning publicerad i Naturelektronik , tillverkades genom att överföra en rad ultratunna optoelektroniska kiselpixlar med en kirigami-design till kurviga ytor, med hjälp av en teknik som kallas konformal additiv stämpeltryckning.

"Curvy bildsensorbaserade kameror, såsom en människoliknande ögonglob bestående av näthinna och ett objektiv, lovar många viktiga applikationer, "Cunjiang Yu, en av forskarna som genomförde studien, berättade Phys.org . "Ändå, utvecklingen av sådana kameror innebär många tekniska utmaningar, till exempel i samband med hög pixelfyllningsfaktor och formjustering, två funktioner som är nödvändiga för att fånga tydliga bilder utan optisk aberration."

Syftet med den senaste studien av Yu och hans kollegor var att övervinna de tekniska utmaningar som man tidigare stött på när man försökte utveckla kurviga och formanpassande bildare. Till skillnad från vanliga digitalkameror, faktiskt, kurviga bildsensorer kräver vanligtvis flera och komplexa linskombinationer för att ta tydliga och högupplösta bilder.

Den kurviga bildbehandlare som forskarna utvecklat är inspirerad av formen på mänskliga ögonbollar. Precis som en mänsklig ögonglob, faktiskt, kurviga kameror bör vara gjorda av en kurvig och formadaptiv bildsensoruppsättning och ett objektiv.

"Att skapa kurviga bilder med hjälp av konventionell eller befintlig teknik kan vara mycket utmanande, "Yu förklarade." Nyckeln till vårt kurviga bildspel är romanen, pålitlig och robust tillverkningsteknik, namngiven konformal additiv stämpel (CAS) utskrift, som uppfanns av min forskargrupp."

Först, Yu och hans kollegor använde mogna mikrotillverkningsprocesser för att skapa en plan formad, mycket tunn 32 x 32-pixel bildsensorer, efter en kirikami -design (dvs. en variant av den japanska konsten att origami som också involverar skärning av papper för att skapa 3D-objekt, istället för att bara vika den). Senare, forskarna använde en teknik som kallas CAS-utskrift för att skapa kurviga bilder med önskade former.

"Linsens brännvidd och krökningen av bildsensorn (eller bildapparaten) kan justeras därefter, för att uppnå adaptivt optiskt fokus och minska aberration för avbildning av långt och nära objekt, som till och med överstiger det mänskliga ögats förmåga, eftersom den mänskliga näthinnan inte erbjuder en liknande nivå av inställning, "Sa Yu.

Den kurviga avbildaren uppvisar en fyllningsfaktor på 78 % före sträckning och kan bibehålla sin elektriska prestanda under en 30 % biaxiell belastning. I framtiden, det kan ha ett antal värdefulla tillämpningar, till exempel att hjälpa till med utvecklingen av mer avancerade och bättre presterande endoskop, retinala proteser, mörkerglasögon, konstgjorda sammansatta ögonkameror och fisheye-kameror.

"Vårt arbete banar väg för att uppnå kurviga, form avstämbar adaptiv/avstämbar bildkamera med hög pixelfyllningsfaktor för att garantera bildtagning med hög kvalitet och låg optisk aberration, "Sa Yu." Vår framtida forskning kommer att syfta till att utveckla andra högpresterande bildsensorpixlar och matriser, och de ovannämnda kameranordningarna. "

© 2021 Science X Network