弯曲的自适应成像传感器改善图像，保留更多像素

可以调整形状的曲面成像器可能有许多有价值的应用，例如，有助于开发更先进的医学成像工具和相机。然而，大多数现有的柔性弯曲成像器要么与可调焦面不兼容，要么只能捕获具有低分辨率和像素填充因子的图像。休斯顿大学和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员最近设计并创造了一种具有高像素填充因子的弯曲自适应成像仪。发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中介绍了这种新型成像器，它是通过使用一种称为保形增材印章印刷的技术将具有剪纸设计的超薄硅光电像素阵列转移到弯​​曲表面上制造的。 “基于弯曲成像传感器的相机，例如由视网膜和晶状体组成的类人眼球，在许多关键应用中具有广阔的前景，”进行这项研究的研究人员之一于存江告诉 Phys.org。 “尽管如此，此类相机的开发面临许多技术挑战，例如与高像素填充因子和形状可调性相关的技术挑战，这两个功能对于捕捉无光学像差的清晰图像是必不可少的。” Yu 和他的同事最近研究的目标是克服之前在尝试开发弯曲和形状自适应成像器时遇到的问题。与传统数码相机相比，事实上，弯曲成像传感器通常需要多个复杂的镜头组合才能拍摄清晰和高分辨率的图像。研究人员开发的弯曲成像仪的灵感来自人类眼球的形状。就像人的眼球一样，其实弯曲的相机应该是由弯曲的、形状自适应的成像传感器阵列和镜头组成的。 “使用传统或现有技术创建弯曲的成像器可能非常具有挑战性，”Yu 解释说。 “我们的曲线成像仪的关键新颖之处在于新颖、可靠和稳健的制造技术，名为保形增材印章 (CAS) 印刷，这是我的研究小组发明的。”首先，Yu 和他的同事使用成熟的微加工工艺，按照 kirikami 设计（即日本折纸艺术的一种变体，也包括剪纸以创建 3D对象，而不仅仅是折叠它）。随后，研究人员使用一种称为 CAS 打印的技术来创建具有所需形状的弯曲成像器。 “镜头的焦距和成像传感器（或成像器）的曲率可以相应地进行调整，以实现自适应光学聚焦并减少远近物体成像的像差，这甚至超过了人眼的能力，因为人类视网膜没有提供类似水平的可调性，”于说。

弯曲成像器在拉伸前的填充因子为 78%，并且可以在 30% 的双轴应变下保持其电气性能。未来，它可能有许多有价值的应用，例如帮助开发更先进、性能更好的内窥镜、视网膜假体、人工复眼相机和鱼眼镜头。 “我们的工作为实现具有高填充因子的弯曲、形状可调的自适应/可调成像器铺平了道路，以保证高质量和低光学像差的成像捕获，”于说。 “我们未来的研究将致力于开发其他高性能成像传感器像素和阵列，以及上述设备。”更多信息：基于带有剪纸设计的印刷光电像素的弯曲形状自适应成像器。自然电子（2021）。 DOI：10.1038/s41928-021-00600-1