05/01/2017
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van Fraunhofer-IOF hebben een methode ontwikkeld waarmee ze een slechts 2 mm dunne camera kunnen produceren. Net als het oog van een insect is de lens verdeeld over 135 kleine facetten.
De camera van het Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena is net als het oog van een insect opgebouwd uit veel kleine gelijkvormige lenzen, die als mozaïekstukjes dicht op elkaar zitten. Elk facet neemt slechts een deel van de omgeving waar. In de hersenen van het insect worden de vele afzonderlijke beelden van de facetten dan samengevoegd tot een totaalbeeld. In de facetVISION-camera nemen microlenzen en lensopeningen deze functie voor hun rekening. Door de combinatie van lens met lensopening krijgt elk optisch kanaal een individuele kijkrichting en bestrijkt steeds een ander gedeelte van het gezichtsveld.
Economische productie
De onderzoekers realiseren met deze uit de natuur overgenomen techniek met een cameradikte van 2 mm een resolutie tot vier megapixels. Dat is een hogere resolutie dan bij industriële camera's die in de robotica of automobielproductie worden gebruikt. De technologie werd ontwikkeld in samenwerking met onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen. Bij het eerste prototype van de technologie werden de camerabeelden nog via een zender en Bluetooth naar een smartphone gestuurd (foto: Fraunhofer-IOF). De micro-optica van de onderzoekers kan op grote schaal economisch worden geproduceerd op wafers, door methodes die vergelijkbaar zijn met die in de productie van halfgeleiderchips. Op deze manier kunnen de optieken met duizenden tegelijk parallel worden geproduceerd.
Toepassingen
De camera's zijn bijvoorbeeld voor de medische techniek interessant, voor optische sensoren waarmee men snel en eenvoudig bloed kan onderzoeken. In drukkerijen bieden deze camera's uitkomst om bij draaiende persen het gedrukte beeld met een hoge resolutie te controleren. Andere toepassingen zijn camera's in auto's die helpen bij inparkeren en in industriële robots die voorkomen dat machines en mensen met elkaar in botsing komen.
De facet-oog technologie is ook interessant voor smartphones. Hier moet het minicameraobject gewoonlijk 5 mm dik zijn om het blikveld voldoende scherp weer te geven. Dat maakt het moeilijker voor ontwerpers van superdunne smartphones: de camera is dikker dan de rest van de telefoon waardoor deze boven het ontwerp uittorent.
De camera-optieken voor smartphones worden echter niet vervaardigd uit wafers, maar via het spuitgieten van kunststof. Robots plaatsen de lenzen vervolgens in de smartphone-camera. De onderzoekers willen het principe van het insectenoog ook in deze productietechnologie uitvoeren. Het is bijvoorbeeld denkbaar dat er meerdere kleine lenzen naast elkaar in de smartphone-camera worden geplaatst. Resoluties van meer dan tien megapixels bij een cameradikte van slechts 3,5 mm zouden dan mogelijk moeten zijn.