Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sensoren mit Adlerblick

15.02.2017

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der Universität Stuttgart haben nun im 3D-Druck Sensoren hergestellt, die das Adlerauge auf kleiner Fläche nachbilden. Die renommierte Fachzeitschrift Science Advances berichtet darüber in ihrer aktuellen Ausgabe.


CMOS Sensor mit jeweils vier Linsen unterschiedlicher Brennweite für das „Foveated Imaging“.

© Universität Stuttgart/ PI 4


Detailfoto der vier verschiedenen Linsen auf dem CMOS-Sensorchip.

© Universität Stuttgart/ PI 4

Adler sind in der Lage, aus drei Kilometern Höhe eine Maus auf einer Wiese zu erkennen. Gleichzeitig haben Adler ein sehr weites Sichtfeld, damit sie feindliche Vögel und andere Tiere, die sich von der Seite nähern, wahrnehmen kann. Der Grund für den sprichwörtlichen  Adlerblick sind extrem viele Sehzellen in der zentralen Fovea, einer Einsenkung im Zentrum des Gelben Flecks, dem Bereich des schärfsten Sehens. Zusätzlich haben Adler eine zweite Fovea am Augenrand, die für scharfe Sicht nach den Seiten sorgt.

Ähnliches hätte der Autofahrer gerne für sein selbstfahrendes Fahrzeug: Nach vorne soll seine Kamera besonders scharf sehen, Hindernisse erkennen und den Abstand zum Vordermann einschätzen, trotzdem soll aber auch zur Seite hin das Sichtfeld im Blick gehalten werden. Bisher brauchte man dazu eine ganze Reihe von Kameras und Sensoren rund um das Fahrzeug oder eine rotierende Kamera auf dem Dach.

Simon Thiele vom Institut für Technische Optik und seine Kollegen um Harald Giessen vom 4. Physikalischen Institut an der Universität Stuttgart haben jetzt einen Sensor entwickelt, der dieses Adlerauge auf kleiner Fläche nachbildet. Die Forschung war unter dem Dach des Forschungszentrums SCoPE der Universität Stuttgart angesiedelt und konnte dank neuester 3D-Druck-Technologie der Karlsruher Firma Nanoscribe realisiert werden.

Die Stuttgarter Forscher druckten direkt auf einen hochauflösenden CMOS-Chip einen ganzen Satz von Mikro-Objektivlinsen, die verschiedene Brennweiten und Sichtfelder haben. Die kleinste Linse hat eine Brennweite, die einem Weitwinkelobjektiv entspricht, dann folgen zwei Linsen mit eher mittlerem Sichtfeld, und die größte Linse hat eine sehr lange Brennweite und ein kleines Sichtfeld, wie ein typisches Teleobjektiv.

Der 3D-Drucker stellt die Linsen mithilfe der so genannten Zweiphotonen-Polymerisation passgenau direkt auf dem CMOS Chip her. Bei diesem Verfahren werden zwei Photonen aus einem roten Femtosekunden-Laserpuls im Fotolack absorbiert und wirken wie ein blaues Photon, das den Vernetzungsprozess im flüssigen Fotolack in Gang setzt. Mithilfe eines Scanners wird so Lage um Lage der Freiform-Linsenstruktur geschrieben.

Alle vier Bilder, die die Linsen auf dem Chip erzeugen, werden gleichzeitig elektronisch ausgelesen und verarbeitet. Dabei setzt ein kleines Computerprogramm das Bild so zusammen, dass im Zentrum das hochauflösende Bild des Teleobjektivs dargestellt wird und ganz außen das Bild des Weitwinkelobjektivs. Die Forscher testeten ihre neuartige Kamera an verschiedenen Testobjekten und konnten die Verbesserung der Auflösung im Zentrum dieses so genannten „foveated imaging“ Systems klar nachweisen.

Geeignet für Industrie 4.0

Da das gesamte Sensorsystem nur wenige Quadratmillimeter groß ist - die Linsen haben Durchmesser im Bereich von hundert bis wenigen hundert Mikrometern – könnten neben der Automobilindustrie auch neuartige Minidrohnen von der Technologie profitieren. Die Sensoren sind schon jetzt mit einem kleinen Minicomputer verbunden, der eine eigene IP-Adresse hat und der direkt über das Smartphone angesprochen und ausgelesen werden kann. Somit ist das System bereits für Anwendungen der Industrie 4.0 geeignet.

Originalpublikation: S. Thiele, K. Arzenbacher, T. Gissibl, H. Giessen, and A. M. Herkommer: 3D printed eagle eye: Compound microlens system for foveated imaging Science Advances 3, e1602655 (2017).
DOI: 10.1126/sciadv.1602655

Kontakt: Simon Thiele, Institut für Technische Optik, und Prof. Dr. Harald Giessen, 4. Physikalisches Institut, Email: giessen (at) physik.uni-stuttgart.de, Tel: 0711-6856-5111

Die Arbeit wurde von der Baden-Württemberg-Stiftung sowie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt.

Weitere Informationen:

https://www.uni-stuttgart.de/universitaet/aktuelles/presseinfo/Sensoren_mit_Adle...

Andrea Mayer-Grenu | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Adler Adlerblick Brennweite Chip Fahrzeug Fotolack Nanoscribe Optik Sensoren Vernetzungsprozess

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Saarbrücker Informatiker machen „Augmented Reality“ fotorealistisch
15.02.2017 | Universität des Saarlandes

nachricht Laufen lernen auf ungeraden Wegen
14.02.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Im Focus: Weltweit genaueste und stabilste transportable optische Uhr

Optische Strontiumuhr der PTB in einem PKW-Anhänger – für geodätische Untersuchungen, weltweite Uhrenvergleiche und schließlich auch eine neue SI-Sekunde

Optische Uhren sind noch genauer als die Cäsium-Atomuhren, die gegenwärtig die Zeit „machen“. Außerdem benötigen sie nur ein Hundertstel der Messdauer, um eine...

Im Focus: DNA-Reparatur: ein neuer Buchstabe im Zellalphabet

Studie offenbart wie „blinde Flecken“ in der Wissenschaft entstehen können

Das Erbgut in unseren Zellen muss ständig repariert werden, um die Entstehung von Krankheiten, wie zum Beispiel Krebs, zu verhindern. Dafür schickt die Zelle...

Im Focus: DNA repair: a new letter in the cell alphabet

Results reveal how discoveries may be hidden in scientific “blind spots”

Cells need to repair damaged DNA in our genes to prevent the development of cancer and other diseases. Our cells therefore activate and send “repair-proteins”...

Im Focus: Das erste fliegende Auto kommt 2018

PAL-V beginnt ihr erstes Serienprodukt zu verkaufen / Fünf Jahre nach Zertifizierung des Testfahrzeuges sind die grössten Hürden genommen

Diese Woche hat PAL-V (Personal Air and Land Vehicle) offiziell mit dem Verkauf Ihrer fliegenden Autos, der PAL-V Liberty Pioneer und der Liberty Sport,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung "Gartenstadt 21 – Vision oder Utopie?"

15.02.2017 | Veranstaltungen

Jugend forscht - Öffentliche Präsentation der Wettbewerbsarbeiten

14.02.2017 | Veranstaltungen

Experten diskutieren heute in Berlin über den Umgang mit genom-editierten Pflanzen

14.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Saarbrücker Informatiker machen „Augmented Reality“ fotorealistisch

15.02.2017 | Informationstechnologie

Lichtteilchen können miteinander kollidieren

15.02.2017 | Physik Astronomie

Sensoren mit Adlerblick

15.02.2017 | Informationstechnologie