Gli imager curvi che possono regolare la loro forma potrebbero avere molte applicazioni preziose, ad esempio, aiutando lo sviluppo di strumenti e fotocamere di imaging medico più avanzati. La maggior parte degli imager curvy flessibili esistenti, però, non sono compatibili con le superfici focali regolabili o possono catturare solo immagini con risoluzioni basse e fattori di riempimento dei pixel.

I ricercatori dell'Università di Houston e dell'Università del Colorado-Boulder hanno recentemente progettato e creato un imager sinuoso e adattivo alla forma con fattori di riempimento pixel elevati. Il nuovo imager, presentato in un articolo pubblicato in Elettronica della natura , è stato fabbricato trasferendo una serie di pixel optoelettronici in silicio ultrasottili con un design kirigami su superfici sinuose, utilizzando una tecnica nota come stampa di timbri additivi conformi.

"Fotocamere curve basate su sensori di imaging, come un bulbo oculare simile a quello umano composto da retina e una lente, mantengono grandi promesse per molte applicazioni critiche, "Cunjiang Yu, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, detto Phys.org . "Ciò nonostante, lo sviluppo di tali fotocamere comporta molte sfide tecniche, ad esempio associato a un elevato fattore di riempimento dei pixel e alla regolazione della forma, due caratteristiche necessarie per catturare immagini nitide senza aberrazione ottica."

L'obiettivo del recente studio di Yu e dei suoi colleghi era quello di superare le sfide tecniche incontrate in precedenza quando si cercava di sviluppare imager sinuosi e adattabili alla forma. A differenza delle fotocamere digitali tradizionali, infatti, i sensori di imaging curvy richiedono in genere combinazioni di lenti multiple e complesse per acquisire immagini chiare e ad alta risoluzione.

L'imager curvy sviluppato dai ricercatori si ispira alla forma dei bulbi oculari umani. Proprio come un bulbo oculare umano, infatti, le fotocamere curvy dovrebbero essere costituite da un array di sensori di imaging curvy e dalla forma adattiva e da un obiettivo.

"La creazione di imager curvy utilizzando tecnologie convenzionali o esistenti può essere molto impegnativa, " Yu ha spiegato. "La novità chiave del nostro imager curvy è il romanzo, tecnologia di produzione affidabile e robusta, stampa del timbro additivo conforme (CAS) denominato, che è stato inventato dal mio gruppo di ricerca."

Primo, Yu e i suoi colleghi hanno utilizzato processi di microfabbricazione maturi per creare una forma planare, array di sensori di imaging molto sottile da 32 x 32 pixel, seguendo un disegno kirikami (cioè, una variazione dell'arte giapponese dell'origami che prevede anche il taglio della carta per creare oggetti 3D, piuttosto che semplicemente piegarlo). Successivamente, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata stampa CAS per creare imager curvy con le forme desiderate.

"La lunghezza focale dell'obiettivo e la curvatura del sensore di immagine (o imager) possono essere regolate di conseguenza, per ottenere una messa a fuoco ottica adattiva e ridurre l'aberrazione per l'imaging di oggetti vicini e lontani, che supera persino la capacità dell'occhio umano, poiché la retina umana non offre un livello simile di sintonizzabilità, " disse Yu.

L'imager curvy mostra un fattore di riempimento del 78% prima dell'allungamento e può mantenere le sue prestazioni elettriche sotto una deformazione biassiale del 30%. Nel futuro, potrebbe avere una serie di preziose applicazioni, per esempio aiutando lo sviluppo di endoscopi più avanzati e con prestazioni migliori, protesi retiniche, visori notturni, fotocamere con occhio composto artificiale e fotocamere fisheye.

"Il nostro lavoro apre la strada alla realizzazione di curve, imager adattabile/regolabile con forma sintonizzabile con fattore di riempimento pixel elevato per garantire l'acquisizione di immagini con alta qualità e bassa aberrazione ottica, " Yu ha detto. "La nostra ricerca futura sarà finalizzata allo sviluppo di altri pixel e array di sensori di imaging ad alte prestazioni, e i suddetti dispositivi della fotocamera."

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