人眼是一种脆弱的生物,很难复制。但是,西北大学和伊利诺伊大学的一个工程师团队希望在他们正在开发的一种新型照相机镜头中模拟眼睛。他们已经创造了一组硅探测器和电子设备,可以符合一个曲面。

人眼是一种脆弱的生物,很难复制。但是,西北大学和伊利诺伊大学的研究人员团队希望模仿他们正在开发的新型相机镜头的眼睛。

工程师们已经创造了一组硅探测器和电子器件,它们可以符合曲面。就像人眼一样,曲面可以充当相机的焦平面阵列,捕捉图像。其目标是产生视野更广的摄影图像。

在传统相机上,这样的电子元件必须放置在一个直线表面上,相机复杂的镜头系统必须对图像进行多次反射,然后才能在焦平面上对正确的点进行反射。

美国西北大学土木、环境和机械工程教授黄永刚表示:“光学设计师早就了解曲面探测器表面成像的优势,生物学家更早就了解了。”“这就是人眼的工作原理——利用眼睛后面的曲面来捕捉图像。”

但是,尽管过去20年来,但是如何将这些电子产品放置在弯曲的表面上以产生工作摄像机已经陷入了困难的科学家。电子产品位于硅晶片上,只能在突破和失败之前压缩1%。Huang及其同事已经建立了实验方法和理论基础,以实现将电子器件从平坦表面转移到弯曲的方法。

为了解决这个问题,伊利诺伊大学(University of Illinois)材料科学与工程教授约翰·罗杰斯(John Rogers)发明了一种半球形转移元件,它由一层薄薄的弹性膜制成,可以拉伸成扁平鼓面的形状。在这种形式下,平面电子可以转移到弹性体上。将弹性体弹回到半球形的形式可以将电子转移到半球形的器件基板上。

当这种过程应用于传统电子器件时,它导致脆性半导体材料中的灾难性机械骨折。Rogers和Huang通过创建一系列光电探测器和电路元件来解决这一挑战,这些挑战是如此小约100微米的方形 - 当弹性体弹回其半球形状时,它们并不受到影响。

此外,阵列上的每个设备都由塑料上的细金属线连接,形成了黄和罗杰斯称之为“弹出桥”的弧形结构。这些桥将硅器件连接在一起,从而使弹性体恢复到曲线形状时所产生的所有应变得到放松。

工程师还设计了阵列,使得每个装置的硅组件夹在另外两层的中间,自然机械平面。这样,在拉伸顶层并且底层被压缩,中间层的应力非常小。

在电子眼睛型相机中使用该弯曲阵列获得的早期图像表示使用比使用简单的成像光学器件的相似性,而是平面相机的大规模图像。

“在传统的平面摄像头中,通常使用简单的光学器件,通常不会造成落在视野边缘的图像的部分,”黄。“电子眼的半球布局消除了这种和其他限制,从而提供了改善的成像特性。”