Mikrokamera für Endoskope

  • 04. March 2011

Neue Kamera ist so klein, dass Optik und Sensor in die Endoskopspitze passen.

Die Endoskopie hat sich in den vergangenen Jahren rasant weiterentwickelt. Mikrokameras in der Spitze von Endoskopen liefern Bilder vom Innern des menschlichen Körpers in immer höherer Auflösung. Dadurch können Tumore oft frühzeitig erkannt werden. Bisherige Endoskope haben jedoch einige Nachteile: Sie sind teuer und müssen aufgrund ihrer mehrfachen Verwendung nach jedem Gebrauch aufwändig gereinigt werden. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin hat nun gemeinsam mit der Awaiba GmbH und mit Unterstützung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena eine Mikrokamera entwickelt, deren Herstellung so kostengünstig ist, dass sich mit ihr Einmal-Endoskope realisieren lassen. Zudem ist sie klein genug, um sowohl die Optik als auch den Sensor in der Endoskopspitze unterzubringen.

Abb.: Die Mikrokamera ist nicht größer als grob gemahlenes Salz und passt daher in eine Endoskopspitze. (Bild: Awaiba GmbH)

Abb.: Die Mikrokamera ist nicht größer als grob gemahlenes Salz und passt daher in eine Endoskopspitze. (Bild: Awaiba GmbH)

Bei dem von den Forschern entwickelten Herstellungsverfahren werden die elektrischen Kontakte bei allen Bildsensoren gleichzeitig über ihre Rückseite erreicht, während sie noch als Wafer zusammenhängen. Dadurch muss man die Optiken auch nicht einzeln montieren, sondern kann sie als Optik-Wafer mit dem Bildsensor-Wafer verbinden. Erst danach wird der Wafer-Stapel in einzelne Mikrokameras zersägt. Durch dieses Vorgehen wird das einzelne Verdrahten der Sensoren eingespart und das gesamte Kamerasystem ist kleiner.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch bei sehr dünnen Endoskopen eine hohe Bildqualität erreicht werden kann. Bislang mussten die darin integrierten Kamerasysteme aufgrund ihrer Größe geteilt werden. Die Optik befand sich an der Endoskopspitze und der Sensor am anderen Ende des Glasfaserstrangs. Die neue Mikrokamera ist klein genug für die Endoskopspitze, mit 0,7 mal 0,7 mal 1,0 Millimeter hat sie etwa die Größe von grob gemahlenem Salz. Sie hat eine Auflösung von 62.500 Pixeln und sendet die Bildinformation über ein Kabel durch das Endoskop.

Neben der Medizintechnik interessiert sich auch die Automobilindustrie für die Kamera. Aktuell wird daran geforscht, mit Mikrokameras Außenrückspiegel von Fahrzeugen zu ersetzen: Auf diese Weise ließe sich der Strömungswiderstand reduzieren und der Energieverbrauch senken. Eingebaut in Armaturen könnte die Kamera außerdem die Augenbewegungen des Fahrers berechnen und so dem Sekundenschlaf vorbeugen.

Fraunhofer IZM / MH

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