Kamera mit Augenmaß
Biegsames Pixelnetz vergrößert das Gesichtsfeld von digitalen Aufnahmegeräten
Amerikanische Forscher haben ein elektronisches Auge entwickelt, bei dem die lichtempfindliche Sensorschicht ähnlich der Netzhaut beim Menschen konkav gekrümmt ist. Durch diesen Aufbau lassen sich bessere Abbildungseigenschaften insbesondere am Rand des Bildes erzielen. Bislang konnten Sensorchips beispielsweise in Digitalkameras nur in einer ebenen Fläche hergestellt werden, da das Ausgangsmaterial Silizium schon bei geringsten Verbiegungen bricht. Bei ihren gekrümmten Sensoranordnungen reihen die Forscher um John Rogers von der Universität von Illinois in Urbana-Champaign kleine Inseln von Siliziumpixeln mit kurzen Metallverbindungen aneinander. Diese können auf beliebig gekrümmten Oberflächen angeordnet werden.
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Das menschliche Auge optimiert das Sehen durch die besondere Form der Netzhaut. Die Krümmung dieser biologischen Sensorschicht ließ sich bislang aber nicht auf Kamerachips übertragen, da die etablierten Herstellungsprozesse nur Mikrochips auf ebenen Siliziumflächen ermöglichen. Das spröde Material zerbricht, sobald es in eine andere Form gebogen wird. Die Forscher stellten daher zunächst eine Kunststoffmembran in der gewünschten Halbkugelform her, die sie dann wie bei einer Trommel zu einer aufgespannten Fläche auseinanderzogen. Auf diese Fläche brachten sie schachbrettartig 16 mal 16 Siliziuminseln auf. Die insgesamt 256 Pixel verbanden sie mit Metallstegen.
Dann nahmen die Forscher die Spannung von der Membranfläche, worauf diese die ursprüngliche Halbkugelform wieder einnahm. Mit der Membran wölbte sich auch das Pixelnetz, wobei innerhalb der 0,5 mal 0,5 Millimeter messenden Siliziumpixeln kaum Verspannungen auftraten. Mit der Krümmung verbogen sich überwiegend die Metallstege. Die Materialwissenschaftler sind begeistert von der Entwicklung: Da es recht einfach sein dürfte, die Pixeldichte und -menge zu erhöhen, könnten die beliebig formbaren Pixelnetze zu neuen und besseren Kameraanwendungen führen. In ersten Tests konnten sie die Pixelabmessungen bereits um den Faktor 20 verkleinern.
John Rogers (Universität von Illinois in Urbana-Champaign) et al.: Nature, Bd. 454, S. 748
ddp/wissenschaft.de – Martin Schäfer
