Hyperspektrales Auge

Die visuellen Fähigkeiten von Krebstieren, allen voran der Fangschreckenkrebse, haben uns inspiriert ein mikrosystemtechnisches Modellsystem zu konzipieren, das diese charakteristischen Eigenschaften mit denen des menschlichen Auges kombiniert. Dieses miniaturisierte optische System soll in seinem Aufbau einfach sein, scharfe Bilder liefern und die aufgenommenen Bilder genauestens spektral auswertbar machen.

Im menschlichen Auge beschränkt sich das optische Schärfesehen auf die sehr kleine Region der Sehgrube. Um alle Bilder genau dort abzubilden ist unser Auge ständig in Bewegung. Die Bildinformationen kommen aus zwei Quellen, zum einen durch die ‚Blicke’ in unterschiedliche Richtungen, zum anderen aus den dazwischen liegenden schnellen ‚Augen- Bewegungen’, den so genannten Sakkaden, wie sie im nebenstehenden Bild des Zauberwürfels dargestellt sind.

Das außergewöhnliche Farbwahrnehmungssystem des Fangschreckenkrebses dient als biologische Vorlage zur spektralen Detektion. Eine Besonderheit seines Auges ist die schlitzförmige Struktur im Zentrum, die mit unterschiedlich empfindlichen Farbrezeptoren versehen ist, so dass eine extreme spektrale Kontrastierung möglich wird.

In unserem System sollen beide Sehmechanismen vereint werden. Ziel ist es auf unterschiedlichen Ebenen ein scharfes und hochaufgelöstes Bild zu erhalten und im selben Aufbau die spektrale Information gerastert über das Bild bestimmen zu können. Kurz gesagt, möchten wir die Funktionen des Auges, die Tiefenschärfe und das Weitwinkelsehen, mit denen eines Spektrometers verbinden.

Ein solches System eignet sich beispielsweise für die Fluoreszenzmikroskopie oder die Prozessüberwachung sicherheitsrelevanter Systeme. Auch die Industrie könnte von einem derartigen Messsystem zur Qualitätssicherung und -kontrolle profitieren.

Projektleitende:

• Prof. Dr. Ulrike Wallrabe
  Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK
  E-Mail: wallrabe@imtek.uni-freiburg.de
• Prof. Dr. Jan G. Korvink
  Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK
  E-Mail: jan.korvink@imtek.uni-freiburg.de

• Prof. Dr. Robert Brunner
  FH Jena
  Fachbereich SciTec
  E-Mail: Robert.Brunner@fh-jena.de