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CSEM0215Forschungsbericht

Sensor+Test Halle 12, Stand 441

„Vision-In-Package“ (VIP) von CSEM ist das erste System seiner Art, das sämtliche Elemente eines Kamerasystems auf weniger als 1 cm³ vereint. Das bislang kleinste komplette Kamerasystem auf einem Mikrochip ist mit einer optischen Komponente, einem Prozessor und einem drahtlosen Sender in einem leicht integrierbaren Kombibauteil zusammengefasst. Es eignet sich für viele Anwendungen wie Markenerkennung, roboterassistierte Chirurgie, automatische Fahrassistenzsysteme oder häusliche Sicherheitssysteme.



Das CSEM ist ein Forschungs- und Entwicklungszentrum (öffentlich-private Partnerschaft), das sich auf Mikro- und Nanotechnologie, Mikroelektronik, Systems Engineering, Photovoltaik und Kommunikationstechnologien spezialisiert hat. Rund 450 hoch qualifizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus diversen wissenschaftlichen und technischen Bereichen arbeiten für das CSEM in Neuchâtel, Alpnach, Muttenz, Landquart und Zürich in der schweiz. Das Vision-in-Package-System ist das Ergebnis vieler Jahre Forschung und Kompetenzentwicklung in einer ganzen Reihe von Forschungsbereichen. Es lässt sich nahtlos in vorhandene Systeme integrieren und bildet die Grundlage für neue, bisher nicht realisierbare Anwendungen. Die Markteinführung dieses Systems erfolgt noch vor Ende 2015. Das Konzept und die komplette Package-Lösung umfasst eine Kamera, die dreimal kleiner ist als die neuesten Entwicklungen im Bereich optischer Sensoren und achtmal kleiner als das, was derzeit in Kraftfahrzeugen als Fahrassistenzsysteme eingebaut wird.

Sensorfunktionen neu überdacht

„Anstatt nur vorhandene Komponenten besser miteinander zu kombinieren, haben wir die Funktionen, die ein optischer Sensor erfüllt, vollständig neu überdacht und den Ansatz verfolgt, die technologische Entwicklung in die von uns gewünschte Richtung zu lenken. Damit haben wir eine neue Herangehensweise an optischen Anwendungen geschaffen“, sagt Edo Franzi, Anwendungsforscher und Projektleiter beim CSEM.

Um die Gesamtgröße des kompletten Systems drastisch zu reduzieren, orientierten sich die Forscher an Technologien, die im Bereich der Solarenergie entwickelt worden sind. Ausgehend von dem Funktionsprinzip eines Solarkonzentrators, der das Sonnenlicht bündelt und leitet, stellten sie dieses Prinzip der nicht Bild gebenden Optiktechnologie auf den Kopf und entwickelten eine Technologie, die Bilder unter extrem beengten Umgebungsbedingungen und sogar in direktem Kontakt mit dem Objekt interpretiert und korrekt liest.

Indem die optische Komponente mit einem Mikrocontroller, der mit einem Bluetooth-Transceiver ausgestattet ist, gekoppelt wird, ist das gesamte Niedrigenergiesystem autonom und vielseitig einsetzbar. Mit Abmessungen von 16,5 x 16,5 x 3 mm kann dieses Stand-alone-System über verschiedene Ports mit anderen Elementen kommunizieren und lässt sich dank seines Software-Entwicklungskits leicht in vorhandene Technologie-Plattformen integrieren.

Soll Smart-Senoren revolutionieren

"Dieses System ist nicht nur sehr klein, sondern auch kostengünstig in der Herstellung und ausgesprochen energiesparend", erklärt Ross Stanley, Anwendungsforscher beim CSEM. «Indem wir alle Funktionskomponenten in einem kompakten Kombibauteil zusammenführen, dürfte das VIP die Türen zu neuen Anwendungsbereichen für Smart-Sensoren in einem breiten Industriespektrum öffnen. Wir sind in der Lage, maßgeschneiderte Lösungen für verschiedenste Einsatzbereiche anzubieten: von der Medizintechnik mit Nanometer-Präzisionsanforderungen bis hin zu Dronen-Anwendungen für die Landwirtschaft. Alle nötigen Bausteine sind bereits vorhanden – der Kunde muss nur noch die Firmware ändern», so Ross Stanley.

Vielseitige Anwendungsszenarien

Die einfache Integrierbarkeit und Miniaturisierung des VIP-Systems wird es künftig möglich machen, Anwendungsszenarien für optische Technologien im häuslichen Bereich, in der Industrie und in der Medizintechnik noch kleiner, noch effizienter und praktisch unsichtbar zu gestalten. Aufgrund der Tatsache, dass die automatisierte optische Überwachung mehr und mehr Einzug findet in alltäglichen Prozessabläufen, sind die zukünftigen potenziellen Anwendungsmöglichkeiten für diese neue Miniaturkamera äußerst zahlreich: Robotersteuerung, Selbstfahranwendungen, Smart-Home-Anwendungen, persönliche Gesundheitsüberwachung, Automatisierung landwirtschaftlicher Produktionsabläufe und Produktverifizierung sind dabei nur wenige Beispiele.

Kleiner Einblick in die Photonik

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