Ultra-dünne, künstliche Facettenaugen-Kamera – Synergie zwischen Mikrooptik und Optoelektronik

Abstract:
Die Entwicklung neuer Mikrosysteme für den Markt wird umso erfolgreicher sein, je früher bei der Konzeptfindung die Spezialisten der Teilgebiete Opto- und Mikroelektronik, -optik und -mechanik zusammenarbeiten. Und natürlich muss jede der Einzeldisziplinen auf dem gegenwärtig bestmöglichen Stand sein. Die erstmalig gelungene Entwicklung der ultra-dünnen, künstlichen Facettenaugen-Kamera ist ein gutes Beispiel für die konzeptionelle Zusammenarbeit zwischen Mikrooptikern und Opto-Elektronikern. Facettenaugen, das natürliche Sehsystem z.B. der Fruchtfliege basiert auf vielkanaligen Abbildungssystemen. Die technische Umsetzung dieses Prinzips erfolgt durch mehrlagiges Mikrolinsenarray in Verbindung mit einem angepassten CMOS-Sensor. Der Abstand der Mikrolinsen unterscheidet sich von dem der für die Detektion verwendeten CMOS-Pixel. Dadurch wird für jeden optischen Kanal ein individueller Betrachtungswinkel realisiert. Das gesamte mikrooptische Abbildungssystem ist ultradünn, hat ein großes Bildfeld und F-Zahlen von <3 (z. B. 320 µm Dicke, Bildfelddiagonale 42Grad, F-Zahl 2,6). Der Mikrooptik-Chip wird direkt auf den CMOS-Sensor geklebt. Die Dicke der gesamten Kamera beträgt weniger als 1 mm. Es besteht Entwicklungsbedarf bei angepasster Häusungstechnik. Im Vortrag werden nach Erläuterung des Funktionsprinzips der künstlichen Facettenaugenkamera die optischen und optoelektronischen Designstrategien dargestellt und die Weiterentwicklung der Mikrooptiktechnologie, die Grundlage für die erfolgreiche Realisierung ist, behandelt. Die gegenwärtig in Entwicklung befindlichen Prototypen für Anwendungen im Automobil, der Sicherheitstechnik und der optischen Navigation werden gezeigt.