En kurvet og formtilpasset billedkamera baseret på trykte optoelektroniske pixels

Buede billedbehandlere, der kan justere deres form, kan have mange værdifulde applikationer, for eksempel, hjælpe udviklingen af ​​mere avancerede medicinske billedværktøjer og kameraer. Mest eksisterende fleksible buede billedbehandlere, imidlertid, enten ikke er kompatible med justerbare brændflader eller kun kan tage billeder med lave opløsninger og pixelfyldfaktorer.

Forskere ved University of Houston og University of Colorado-Boulder har for nylig designet og skabt en kurvet og formtilpasset billedkamera med høje pixelfyldfaktorer. Den nye billedkamera, præsenteret i et papir udgivet i Naturelektronik , blev fremstillet ved at overføre en række ultratynde optoelektroniske pixels i silicium med et kirigami -design på kurvede overflader, ved hjælp af en teknik, der er kendt som konform additiv stempeludskrivning.

"Curvy imaging sensor-baserede kameraer, såsom et menneskelignende øjeæble bestående af nethinde og en linse, holde stort løfte for mange kritiske applikationer, "Cunjiang Yu, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalt Phys.org . "Ikke desto mindre, udviklingen af ​​sådanne kameraer medfører mange tekniske udfordringer, for eksempel forbundet med høj pixelfyldfaktor og formindstilling, to funktioner, der er nødvendige for at fange klare billeder uden optisk aberration. "

Formålet med den nylige undersøgelse af Yu og hans kolleger var at overvinde de tekniske udfordringer, man tidligere stødte på, når man forsøgte at udvikle kurvede og formtilpasningsfaglige billedkunstnere. I modsætning til konventionelle digitale kameraer, faktisk, kurvede billedsensorer kræver typisk flere og komplekse linsekombinationer for at tage klare billeder i høj opløsning.

Den kurvede billedbehandler udviklet af forskerne er inspireret af formen på menneskelige øjenkugler. Ligesom et menneskeligt øjeæble, faktisk, kurvede kameraer skal være lavet af en kurvet og formadaptiv billeddannelsessensor array og en linse.

"Det kan være yderst udfordrende at skabe krumme billedkameraer ved hjælp af konventionelle eller eksisterende teknologier, "Yu forklaret." Den centrale nyhed i vores kurvede billedbehandler er romanen, pålidelig og robust fremstillingsteknologi, navngivet conformal additive stamp (CAS) udskrivning, som blev opfundet af min forskergruppe. "

Først, Yu og hans kolleger brugte modne mikrofabrikationsprocesser til at skabe en plan formet, meget tyndt 32 x 32-pixel billeddannelsessensormatrix, efter et kirikami -design (dvs. en variation af den japanske origami -kunst, der også involverer at skære papir for at skabe 3D -objekter, snarere end bare at folde den). Efterfølgende, forskerne brugte en teknik kaldet CAS -udskrivning til at skabe krumme billeder med ønskede former.

"Objektivets brændvidde og billeddannelsessensor (eller billedkamera) krumning kan indstilles i overensstemmelse hermed, at opnå adaptivt optisk fokus og reducere aberration for billeddannelse af fjerne og nærliggende objekter, som endda overstiger det menneskelige øjes evne, da den menneskelige nethinde ikke tilbyder et lignende afstemningsniveau, "Sagde Yu.

Den kurvede billedbehandler udviser en fyldningsfaktor på 78% inden strækning og kan opretholde sin elektriske ydeevne under en 30% biaksial belastning. I fremtiden, det kan have en række værdifulde applikationer, for eksempel at hjælpe udviklingen af ​​mere avancerede og bedre udførende endoskoper, nethindeproteser, nattesynsbriller, kunstige sammensatte øjenkameraer og fiskeøje -kameraer.

"Vores arbejde baner vej for at opnå kurvede, form justerbar adaptiv/afstembar billedbehandler med høj pixelfyldfaktor for at garantere billedoptagelse med høj kvalitet og lav optisk aberration, "Sagde Yu." Vores fremtidige forskning vil have til formål at udvikle andre højtydende billeddannelsessensorpixels og arrays, og de førnævnte kameraenheder. "

© 2021 Science X Network