キリガミデザインを使って眼球のようなカメラを実現

July, 2, 2021, Houston--University of Houston機械工学Bill D. Cook助教､Cunjiang Yuは、曲がった､適応型イメージングセンサを実装したカメラの開発を報告している｡これは､内視鏡､暗視ゴーグル､人工複眼や魚眼カメラなどで画像品質を改善する｡

｢既存の湾曲イメージャは､フレキシブルであるがチューナブル焦点面に適合しないか､伸縮自在であるが､低ピクセル密度やピクセルフィルファクタのいずれかである｣とNature EectronicsでYuは報告している｡｢キリガミ設計の新しいイメージャは､伸びる前に78％の高いピクセルフィルファクタを持ち､30％まで2軸延伸しながら､その光電子性能を維持できる｣｡

従来の固い､フラットなイメージングセンサを利用する最新のデジタルカメラシステムは､光学収差補正のために､複雑でかさばるレンズを必要とする｡他方､人の眼球のような湾曲カメラは単一レンズで動作､同時に収差を補正し､広い視野角やコンパクトサイズなど､他のメリットも提供する｡

Yuは､高いピクセルフィルファクタを持つ曲がった､形状適応型カメラを作製できることを示した｡これには､キリガミデザインの超薄シリコンピクセルアレイをコンフォーマル(共形)アディティブスタンプ(CAS)プリンティングを使って曲がった表面に移転させた｡CASは､同氏のラボで開発した製造技術｡

キリガミは､紙を切る日本のアート｡同氏は､キリガミ原理を薄い1枚のイメージングセンサで利用し､切れ目を入れて､それが伸びたり曲がったりできるようにした｡他の伸縮自在設計､薄いオープンメッシュサーパンタイン､あるいはアイランドブリッジ構造などと比べると､この新しいキリガミ構造は､フィルファクタが著しく高く､高いピクセル密度を維持して優れた画像を作り出す｡

カメラは曲がっているだけでなく､適応型であるので､様々な距離の対象を鮮明に撮ることができる｡

｢その新しい適応型イメージャは､磁気ラバーシートにプリントされた凹型形状カメラとチューナブルレンズを組み合わせることで､様々な距離にある物体を焦点を絞って見ることができる｡適応型光学焦点は､レンズの焦点距離とイメージャの湾曲の両方を調整することで達成され､遠近の対照物が少ない収差で鮮明にイメージングできる｣とYuは説明している｡

CASプリンティングでは､粘着性のあるコーティングを施したエラストマー､つまり伸縮性のあるバルーンを膨らます｡すると､それはスタンピング媒体として使用でき､作成済みの電子デバイスに押しつけて､エレクトロニクスをピックアップし､それらを様々な湾曲面にプリントする｡
(詳細は､https://www.uh.edu)