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Una fotocamera con bulbo oculare, ora con zoom
Il fiorente campo dell'elettronica estensibile promette di cambiare il modo in cui pensiamo ai gadget. I trucioli di silicio, una volta confinati a forme piatte e rigide, usciranno dallo stampo planare. Un esempio sperimentale è una fotocamera, modellata su un bulbo oculare, che presenta una serie curva di sensori di luce.
Occhio di chi guarda: All'interno di questa fotocamera sperimentale, una serie di sensori estensibili si trova sotto una lente liquida. L'acqua viene pompata in entrambi i componenti per modificare l'ingrandimento dell'immagine catturata dalla fotocamera.
Ora un nuovo design dà una spinta a questa fotocamera curva: la forma dell'obiettivo e del suo sensore può essere modificata in sincronia, fornendo uno zoom 3,5x. Ciò fornisce una parte fondamentale della funzionalità mancante per il concetto di fotocamera originale, afferma John Rogers , professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois, Urbana-Champaign. Rogers ha guidato lo sviluppo del dispositivo. Il risultato è un sistema fotografico completo, con obiettivo sintonizzabile e rilevatore sintonizzabile, in grado di scattare foto, dice. Rogers e i suoi coautori hanno pubblicato i dettagli del lavoro lunedì nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
Una fotocamera con sensori curvi, analoga alla retina curva dell'occhio, presenta alcuni vantaggi rispetto a una con sensore piatto. Il suo campo visivo è più ampio e nel complesso il dispositivo può essere più semplice e compatto. Le possibili applicazioni includono telecamere per la sorveglianza, telefoni, imaging endoscopico o anche minuscole videocamere incorporate nei caschi da football, afferma Yonggang Huang , coautore e professore di ingegneria alla Northwestern University.
La fotocamera è larga circa quanto un nichel e ha due parti principali, un obiettivo e una serie di sensori. La lente è costituita da una sottile membrana tesa su una finestra di vetro trasparente. La forma dell'obiettivo, che corrisponde alla lunghezza focale della fotocamera, cambia quando lo spazio tra il vetro e la membrana si riempie d'acqua.
Affinché la fotocamera produca immagini di qualità, il suo array di sensori deve adattarsi all'obiettivo. Pertanto, il rivelatore è costituito da una matrice 16x16 di diodi al silicio ultrasottili, collegati da fili sottili. L'array, originariamente fabbricato su un substrato piatto, si trova sopra un foglio estensibile ed è legato a una piastra con un'apertura circolare. Quando l'acqua viene pompata fuori da una camera sotto la piastra creando una pressione negativa, i sensori estensibili vengono tirati verso il basso, producendo una forma concava. Modulando la pressione dell'acqua nell'obiettivo e sotto i sensori, è possibile produrre una varietà di ingrandimenti.
I dati raccolti dall'array di sensori vengono trasferiti a un computer, dove vengono utilizzati per creare un'immagine. La fotocamera ha un numero relativamente piccolo di pixel, quindi il sistema utilizza trucchi computazionali per aumentare la risoluzione. Scattando più immagini da posizioni leggermente diverse e utilizzando speciali algoritmi di imaging, i ricercatori sono stati in grado di ottenere un aumento di 100 volte della risoluzione. La stessa tecnica di base è stata utilizzata per compensare i pixel danneggiati.
Dopo anni di teorico modellazione e bene - messa a punto il produzione e trasferimento processi , Rogers ei suoi colleghi hanno trovato modi efficaci per allungare il silicio in una varietà di forme per varie applicazioni. L'approccio prevede il collegamento di isole ultrasottili di silicio utilizzando fili modellati con precisione su una superficie conformabile. Quando una superficie viene allungata, le isole di silicio vengono risparmiate dallo sforzo perché i fili consentono loro di separarsi e perché esse stesse sono così sottili.
I materiali organici e stampati possono essere utilizzati anche per realizzare dispositivi elettronici estensibili, ma non possono eguagliare il silicio in termini di velocità. Le applicazioni per i circuiti in silicio estensibile vanno dai sensori elettrici che si trovano sopra il cervello alle celle solari indossabili. La startup di Rogers MC 10 ha recentemente annunciato una collaborazione con Reebok per integrare l'elettronica estensibile nell'abbigliamento sportivo per monitorare le prestazioni di una persona durante l'allenamento o la riabilitazione.
Il nuovo design della fotocamera è una fantastica dimostrazione della cassetta degli attrezzi tecnologica che John Rogers e Yonggang Huang hanno aperto la strada nel corso degli anni, afferma Heiko Jacobs , professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università del Minnesota. Rogers e Huang sono in grado di integrare dispositivi ad alte prestazioni su substrati elastici e curvi mantenendo l'attività elettrica, afferma. Cambierà radicalmente l'aspetto di dispositivi e sistemi che possono assumere nuove forme e forme che pochi anni fa sarebbe stato impossibile costruire.
La fotocamera con bulbo oculare zoomabile è ancora, tuttavia, nelle sue fasi iniziali. L'idraulica utilizzata potrebbe non essere la più pratica per la commercializzazione, afferma Huang. In futuro, dice, questo meccanismo potrà essere sostituito da micro attuatori o altre strategie di controllo.
Huang aggiunge che le versioni future saranno più piccole e avranno più pixel di quella attuale. Possono persino adottare un sistema di lenti multiple che ricorda l'occhio di un insetto. E per la commercializzazione, i ricercatori dovranno dimostrare che l'approccio può essere ridimensionato a matrici di fotorivelatori con capacità di megapixel. Riteniamo che sia possibile, afferma Huang, con un sostanziale lavoro di ingegneria.