SITARA

Selbstadaptierende intelligente Multiaperturkamera Module

Neuartige Kamera-Lösungen durch aufeinander abgestimmte pixelnahe Signalverarbeitung im Bildsensor und Multiapertur-Abbildungsoptiken

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung kostengünstiger, intelligenter und lichtstarker Kameras mit großem Dynamikumfang sowie sehr kurzen Baulängen von weniger als 3 mm.

Diese herausragenden Eigenschaften sollen erreicht werden durch die Entwicklung aufeinander abgestimmter Bildsensoren mit hoher Dynamik auf der einen und speziellen mikrooptischen Systemen auf der anderen Seite. Dabei sind die als Demonstrator zu entwickelnden Optiken ähnlich dem natürlichen Facettenaugen aufgebaut, die mit Hilfe von Mikro- und Nanostrukturierungstechnologien hergestellt werden können.

Durch ihre Flexibilität, geringen Herstellungskosten sowie ihre außergewöhnlichen Leistungsparameter und Eigenschaften wer- den die zu entwickelnden Kameras zahlreiche neue Anwendungen ermöglichen, darunter in den Bereichen industrielle Bildverarbeitung, Sicherheitstechnik und Automotive. Diese Bereiche zählen zu den wachstumsstarken Anwendungsfeldern der Photonik in Deutschland.

Für diese Anwendungsbereiche werden im Rahmen des Projektes Demonstrationssysteme erarbeitet: Eine High Dynamic Range Kamera für die industrielle Bildverarbeitung (Sick AG), eine Kamera für den Einsatz in Video-Sicherheitssystemen in Fahrzeugen des Öffentlichen Personen Nahverkehrs (DResearch GmbH) und eine Automotive Kamera (Daimler AG). Neben diesen Märkten ergeben sich große Vermarktungschancen auch in weiteren wichtigen Anwendungsbereichen, z. B. als Mobiltelefon- und Videotelefonie- Kameras.

Im Rahmen des Projektes erfolgen Untersuchungen zu den wissenschaftlichen Grundlagen, Funktionsprinzipien und Basis-Technologien, weiterhin Untersuchungen mit dem Ziel der Bereitstellung von Demonstratoren für Kameras aus drei repräsentativen Anwendungsbereichen sowie Untersuchungen zu prinzipiell geeigneten und kostengünstigen Fertigungstechnologien mit hinreichender Ausbeute.

Gegenüber bestehenden konventionellen Systemen sollen sich die im Projekt als Demonstrator bereitzustellenden Systeme auszeichnen durch:

  • eine deutlich höhere Dynamik bei gleichzeitig hoher Empindlichkeit – das wird durch die Integration mikroelektronischer Schaltungen zur Erweiterung des linearen Dynamikumfangs (bis zu 120 dB) in den Sensor sowie durch eine geeignete Multiapertur-Optik erreicht, die diese Zusatz-Schaltungen ausblendet und das Licht ausschließlich auf die Pixel-Bereiche konzentriert,

  • die Vermeidung von lokalen Sättigungseffekten bei starken Helligkeitsunterschieden der Szene – das wird durch eine lokale Selbst-Adaption der Photodioden erreicht,

  • eine Verbesserung weiterer Kamera-Eigenschaften – das soll durch nanooptischer Schichten direkt auf der Siliziumober äche, beispielsweise für eine zusätzliche Lichtmodulation, eine Detektion des Licht-Einfalls- winkels bzw. die Unterdrückung von Licht aus unerwünschten Einfallswinkeln erreicht werden,

  • eine potentiell sehr große Flexibilität – das wird erreicht durch den Einsatz von Multiapertur-Optiken, die beispielsweise eine bereichsweise spektral ge lterte, eine 3D Bilderfassung oder eine aufgabenorientierte Anpassung optischer Parameter in verschiedenen Gesichtsfeldbereichen zulassen,

  • eine extreme Verringerung der Kamera-Baulänge bis auf weniger als 3 mm bei gleichzeitig großem Gesichtsfeld und extremer Schärfentiefe – das wird durch den Einsatz von Multiapertur-Optiken erreicht

  • vergleichsweise geringe Herstellungskosten – das wird durch die Fertigung der mikrooptischen Objektive auf Wafer-Level sowie durch eine automatisiert Chip-zu-Chip Objektiv-Montage erreicht.

Projektdetails

Koordinator

Dr.Michael Weber
DResearch Fahrzeugelektronik GmbH
Otto-Schmirgal-Str. 3, 10319Berlin
+49 30 515932-0

Projektvolumen

6,29 Mio. € (Förderquote 56,2 %)

Projektdauer

01.07.2013 - 30.09.2017

Projektpartner

DResearch Fahrzeugelektronik GmbHBerlin
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF)Jena
SICK AG - Central Division R&D - New TechnologiesWaldkirch
Friedrich-Schiller-Universität Jena - Physikalisch-Astronomische Fakultät - Institut für Angewandte PhysikJena
IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Leibniz-Institut für innovative MikroelektronikFrankfurt (Oder)
Daimler AG - RD/FFP-G024 - Sensorik-Komponenten, Kamerasysteme für FahrzeuganwendungenBöblingen
Jabil Optics Germany GmbHJena
First Sensor Microelectronic Packaging GmbHDresden
Institut für Mikroelektronik StuttgartStuttgart