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Soft-matter Micro-eye

... auf Basis weicher Materialien.

mikroiris vor auge

In der Biologie finden sich zahlreiche Beispiele von gekrümmten und elastischen Körpern. Dies gilt insbesondere für das menschliche Auge, ein optisches System das eindrucksvoll belegt, auf welch faszinierende Weise die Natur Wege gefunden hat, das Potential weicher Materialien auszuschöpfen. 

In unserem Projekt wollen wir neue Möglichkeiten für den Einsatz weicher Materialien für technisch-optische Systeme aufzeigen. Aufbauend auf den Ergebnissen der Komponentenentwicklung arbeiten wir an der Entwicklung eines miniaturisierten künstlichen Auges, das sich in Struktur und Funktionalität an das menschliche (Einapertur-) Auge anlehnt. Dieses Modell wird aus einer optofluidischen Mikro-Iris, einer Vollkörper-Elastomerlinse und einem hochauflösenden Bild-Sensor bestehen. Es soll Bilder und Videos von hoher Qualität aus unterschiedlichen Raumrichtungen (mittels Rotationsbewegungen des Auges) und Raumtiefen (durch Nachfokussierung und Anpassung der Schärfentiefe) liefern. 

Die Verwendung von weichen Polymeren für die Linse sowieirischip with microposts Flüssigkeiten für die Mikro-Iris ermöglicht neue integrierte Aktuierungsmechanismen, wodurch eine Kompaktheit erreicht wird, die mit herkömmlichen Technologien nicht realisierbar ist. So benötigt die Mikro-Iris keine beweglichen Teile, da die Flüssigkeiten durch elektrostatische Kräfte verformt werden. Die Polymerlinse wird mittels ‚künstlicher Muskeln’, sogenannter flüssigkristalliner Elastomere (LCEs), thermisch aktuiert, wodurch nicht nur die Brennweite durchgestimmt werden kann sondern sich auch Abbildungsfehler gezielt korrigieren lassen. Zum anderen erlaubt die rein elektrische Ansteuerung von Iris und Linse auch eine Steuerung durch intelligente Elektronik. Damit kann das System auf Änderungen der Umgebungsbedinungen autonom reagieren (Lichtfluss, Nachfokussierung, Schärfentiefe), und ahmt so die natürlichen Reflexe im menschlichen Auge nach. 

Solch ein elektronisch geregeltes Mikro-Auge kann beispielsweise in beweglichen „Augapfelkameras“ Verwendung finden, mit denen extreme Weitwinkelaufnahmen möglich sind. Ein weiteres Anwendungsfeld ist das maschinelle Sehen für die automatisierte Prozess- und Qualitätskontrolle oder die Roboterführung. 

 

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