Gebogen imagers die hun vorm kunnen aanpassen, kunnen veel waardevolle toepassingen hebben, bijvoorbeeld, helpen bij de ontwikkeling van meer geavanceerde medische beeldvormingshulpmiddelen en camera's. De meeste bestaande flexibele curvy imagers, echter, zijn ofwel niet compatibel met instelbare brandpuntsoppervlakken of kunnen alleen beelden vastleggen met lage resoluties en pixelvulfactoren.

Onderzoekers van de Universiteit van Houston en de Universiteit van Colorado-Boulder hebben onlangs een ronde en vormaanpassende imager ontworpen en gemaakt met hoge pixelvulfactoren. De nieuwe beeldvormer, gepresenteerd in een paper gepubliceerd in Natuur Elektronica , werd gefabriceerd door een reeks ultradunne opto-elektronische siliciumpixels met een kirigami-ontwerp over te brengen op ronde oppervlakken, met behulp van een techniek die bekend staat als conforme additieve stempelafdrukken.

"Curvy beeldsensor-gebaseerde camera's, zoals een mensachtige oogbol bestaande uit netvlies en een lens, veelbelovend voor veel kritische toepassingen, "Cunjiang Yu, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org . "Niettemin, de ontwikkeling van dergelijke camera's brengt veel technische uitdagingen met zich mee, bijvoorbeeld geassocieerd met een hoge pixelvulfactor en vormafstembaarheid, twee functies die nodig zijn om heldere beelden vast te leggen zonder optische aberratie."

Het doel van de recente studie van Yu en zijn collega's was om de technische uitdagingen te overwinnen die eerder werden ondervonden bij het ontwikkelen van bochtige en vormadaptieve imagers. In tegenstelling tot conventionele digitale camera's, in feite, bochtige beeldsensoren vereisen doorgaans meerdere en complexe lenscombinaties om heldere beelden met een hoge resolutie te maken.

De door de onderzoekers ontwikkelde curvy imager is geïnspireerd op de vorm van menselijke oogbollen. Net als een menselijke oogbol, in feite, bochtige camera's moeten zijn gemaakt van een bochtige en vormadaptieve beeldsensorarray en een lens.

"Het maken van curvy imagers met behulp van conventionele of bestaande technologieën kan een grote uitdaging zijn, " legde Yu uit. "De belangrijkste nieuwigheid van onze curvy imager is de roman, betrouwbare en robuuste productietechnologie, genaamd conforme additieve stempel (CAS) afdrukken, die is uitgevonden door mijn onderzoeksgroep."

Eerst, Yu en zijn collega's gebruikten volwassen microfabricageprocessen om een ​​vlak gevormd, zeer dunne 32 x 32-pixel beeldsensorarray, volgens een kirikami-ontwerp (d.w.z. een variatie op de Japanse kunst van origami waarbij ook papier wordt gesneden om 3D-objecten te maken, in plaats van het gewoon op te vouwen). Vervolgens, de onderzoekers gebruikten een techniek genaamd CAS-printen om bochtige imagers te maken met de gewenste vormen.

"De brandpuntsafstand van de lens en de kromming van de beeldsensor (of imager) kunnen dienovereenkomstig worden afgestemd, om adaptieve optische focus te bereiken en aberratie te verminderen voor het afbeelden van verre en nabije objecten, die zelfs het vermogen van het menselijk oog overtreft, aangezien het menselijk netvlies niet een vergelijkbaar niveau van afstembaarheid biedt, ' zei Yu.

De curve-imager vertoont een vulfactor van 78% voordat hij wordt uitgerekt en kan zijn elektrische prestaties behouden onder een biaxiale belasting van 30%. In de toekomst, het kan een aantal waardevolle toepassingen hebben, bijvoorbeeld helpen bij de ontwikkeling van meer geavanceerde en beter presterende endoscopen, netvliesprothesen, nachtkijker, kunstmatige samengestelde oogcamera's en visoogcamera's.

"Ons werk effent de weg om bochtige, vorm afstembare adaptieve/afstembare imager met hoge pixelvulfactor om beeldopname met hoge kwaliteit en lage optische aberratie te garanderen, " zei Yu. "Ons toekomstig onderzoek zal gericht zijn op het ontwikkelen van andere hoogwaardige beeldsensorpixels en arrays, en de bovengenoemde camera-apparaten."

© 2021 Science X Network