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Kameras aus dem Salzstreuer

Es klingt fast unglaublich: Mikrokameras, die so groß sind wie ein Salzkorn und trotzdem gestochen scharfe Bilder liefern. Dem Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM ist es in Zusammenarbeit mit der Awaiba GmbH und Unterstützung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena, gelungen, solche Kameras herzustellen. Sie sollen in Zukunft für minimalinvasive Eingriffe im menschlichen Körper zum Einsatz kommen. Die Weiterentwicklung der Endoskopie, um zum Beispiel Tumore in einem frühzeitigen Stadium zu erkennen, hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht. Die salzkorngroßen Kameras werden dafür an der Spitze von Endoskopen angebracht.

Bestechend ist auch, dass die Mikrokameras, wie wir es heute von Handschuhen oder Rasierern her schon kennen, „Einmalgeräte“ sind. War es bisher nötig, die Endoskope aufgrund ihrer Mehrfachverwendung nach jedem Gebrauch aufwändig zu reinigen, fällt diese Arbeit jetzt weg. Erstaunlich und für die Zukunft besonders positiv ist, dass sich die Winzlinge besonders kostengünstig herstellen lassen. Dazu bedurfte es eines neuartigen Herstellungsprozesses.

Das Kamerasystem besteht aus einer Optik und einem Sensor. Elektrische Kontakte am Sensor ermöglichen den Zugang zur Bildinformation. Die Sensoren, auf denen die Bildinformation gespeichert wird, werden – wie zum Beispiel Briefmarken – in einem Arbeitsschritt auf einen Wafer gedruckt. Für die Verwendung muss man die etwa 28.000 Bildsensoren auf dem Wafer voneinander trennen. Bislang wurden sie dafür einzeln, also 28.000 Mal ausgesägt, verdrahtet und an die Optik montiert. Der von den Fraunhofer Forschern optimierte Prozess gelang durch einen neuen Zugang zu den elektrischen Kontakten. Die Kontakte werden nicht mehr bei jedem einzelnen Bildsensor über die Seite, sondern bei allen Sensoren gleichzeitig über ihre Rückseite erreicht, während sie noch als Wafer zusammenhängen. Dadurch muss man die Optiken auch nicht mehr einzeln montieren, sondern kann sie als Optik-Wafer mit dem Bildsensor-Wafer verbinden. Erst danach werden die Wafer-Stapel in einzelne Mikrokameras zersägt.

Die Kamera hat eine Auflösung von 62.500 Pixel und sendet die Bildinformation über ein elektrisches Kabel durch das Endoskop. Mit 1 × 1 × 1 mm ist sie die kleinste derzeit bekannte Kamera – so klein wie grob gemahlenes Salz.

Nicht nur in der Medizin soll die Mikrokamera Anwendung finden, sondern zum Beispiel auch in der Autoindustrie. Momentane Forschungen beschäftigen sich damit, mit den Mikrokameras die Außenrückspiegel zu ersetzen, um mit dem kleineren Außenrückspiegel den Strömungswiderstand zu reduzieren und den Energieverbrauch zu senken. Mit Kameras, die in das Armaturenbrett eingebaut sind, könnte anhand der Augenbewegung auch dem Sekundenschlaf vorgebeugt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten werden sich durch die Neuentwicklung sicher noch erschließen.

Fotografische Anwendungen 03 / 2011

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