Ingegnere sviluppa un sensore di immagine simile a un bulbo oculare basato sull’arte di Kirigami

Ingegnere sviluppa un sensore di immagine simile a un bulbo oculare basato sull’arte di Kirigami

Un ingegnere meccanico ha sviluppato una fotocamera con quello che viene descritto come un sensore di immagini adattabile “curvy” e simile a un bulbo oculare che si basa sull’arte giapponese di tagliare e piegare la carta (kirigami) che secondo lui potrebbe migliorare la qualità di alcuni tipi di fotocamere .

I moderni sensori di immagine utilizzano una superficie rigida e piatta convenzionale per registrare la luce e tradurla in immagini e utilizzano elementi in vetro o plastica in lenti di varie dimensioni per correggere le aberrazioni visive. Ma Cunjian Yu, professore di ingegneria meccanica dell’Università di Houston, ha sviluppato un sensore che può curvarsi come un occhio umano e funzionare con una singola lente, pur correggendo le aberrazioni visive, offrendo anche altri vantaggi come un ampio angolo di campo e dimensioni compatte.

“Gli imager curvy esistenti sono flessibili ma non compatibili con superfici focali regolabili o estensibili ma con bassa densità di pixel e fattori di riempimento dei pixel”, scrive Yu su Nature Electronics. “Il nuovo imager con design kirigami ha un elevato fattore di riempimento dei pixel, prima dell’allungamento, del 78% e può mantenere le sue prestazioni optoelettroniche pur essendo allungato biassialmente del 30%”.

Yu curva i sensori utilizzando una serie di pixel di silicio estremamente sottili con un design kirigami utilizzando quello che viene chiamato un processo di stampa additiva conforme (CAS), una tecnologia di produzione che è stata inventata nel suo laboratorio. L’Università di Houston descrive il processo di stampa CAS come quello in cui un palloncino “elastomerico” – o elastico – con un rivestimento appiccicoso viene gonfiato e utilizzato come mezzo di stampaggio per spingere verso il basso un dispositivo prefabbricato per raccogliere l’elettronica e stamparli su superfici curve.

Kirigami è un metodo di arte della carta giapponese che differisce dall’origami in quanto il taglio è integrato anziché solo piegare la carta. Gli stessi principi sono usati nel processo di Yu che effettua tagli sottili nel foglio del sensore per consentirgli di allungarsi e curvarsi. I tagli sottili formano una sorta di “maglia” che guadagna flessibilità senza sacrificare la densità dei pixel.

“Il nuovo imager adattivo può ottenere viste focalizzate di oggetti a distanze diverse combinando una fotocamera di forma concava stampata su un foglio di gomma magnetica con un obiettivo sintonizzabile”, spiega Yu. “La messa a fuoco ottica adattiva si ottiene sintonizzando sia la lunghezza focale dell’obiettivo che la curvatura dell’imager, consentendo di riprendere chiaramente gli oggetti vicini e lontani con una bassa aberrazione”.

Yu ritiene che il design del sensore sarà particolarmente utile per endoscopi, occhiali per la visione notturna, occhi composti artificiali o fotocamere fish-eye. L’articolo completo sui pixel optoelettronici con design kirigami è pubblicato su Nature Electronics.


Crediti immagine: L’immagine dell’intestazione mostra uno schema di un foglio di kirigami allungato, tramite l’Università di Houston.




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