Digitale Bilder der S-Klasse

Die greateyes GmbH entwicket intelligente Kameragenerationen

Neben der direkten Bildgebung haben spektroskopische Messverfahren völlig neue Möglichkeiten in der Qualitätskontrolle eröffnet. Erfolgte die Analyse früher aufwändig und zeitintensiv im Labor, kann sie heute innerhalb weniger Sekunden bei laufendem Betrieb durchgeführt werden. Zentraler Bestandteil moderner Spektrometer sind hochleistungsfähige Digitalkameras, die das stoffspezifische Lichtspektrum detektieren und somit eine schnelle Auswertung ermöglichen.

Extreme Leistungsfähigkeit

"Digitalkameras, die in der Wissenschaft und Industrie eingesetzt werden, haben eine vielfach höhere Leistungsfähigkeit als Digitalkameras für den Consumerbereich. Das Verhältnis ist in etwa so, als würde man einen Trabi mit einer S-Klasse vergleichen. Beides sind Autos und doch liegen Welten dazwischen", verdeutlicht Martin Regehly, Geschäftsführer der greateyes GmbH die Besonderheiten dieser CCD-Kameras. Mit seinem Partner Michael Menz entwickelt der Jungunternehmer, der sich aus dem Institut für Physik der Humboldt- Universität ausgegründet hat, hochleistungsfähige Digitalkameras für die Spektroskopie sowie bildgebende Anwendungen. Zweiter Schwerpunkt des Unternehmens sind maßgeschneiderte optische Messsysteme und elektronische Lösungen für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen.

Gesteuerte Signalverarbeitung

"Herzstück unserer Kameras ist ein empfindlicher CCD-Sensor, der die oft sehr schwachen Lichtsignale mit hoher Empfindlichkeit misst. Das Gehirn sitzt im FPGA-Chip, ein programmierbarer Logikbaustein, der die gesamte Signalverarbeitung zwischen CCD-Sensor und PC steuert", erläutert Michael Menz die Kernelemente der innovativen Kamerageneration. Vereinfacht dargestellt funktionieren CCD-Kameras in etwa so: In jedem Pixel des CCD- Sensors werden abhängig vom einfallenden Licht elektrische Ladungen generiert. Die analogen Signale werden von einem AD-Wandler in digitale Signale umgewandelt, an das Kameragehirn (FPGA) weitergeleitet, dort USB-kompatibel modifiziert und nach erfolgter Übertragung zum PC als charakteristisches Messprofil dargestellt.

Wissenschaftliche Herausforderung

"Obwohl ich mich bereits seit meiner Schulzeit mit lichtempfindlichen Sensoren beschäftige, haben wir rund zwei Jahre an der Entwicklung unserer Full-Frame CCD Matrix Kamera getüftelt. Die größte Herausforderung bestand darin, die hochkomplexe Elektronik mit maximaler Flexibilität und Robustheit zu koppeln", beschreibt Martin Regehly die zu meisternden Hürden. Dass der greateyes-Chef wissenschaftliche Herausforderungen zu lösen weiß, hat er bereits in frühester Jugend unter Beweis gestellt: 1998 gewann er mit einer digitalen Panoramakamera, die er während eines Schulpraktikums am Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte, den ersten Preis beim Berliner "Jugend forscht" Wettbewerb und erreichte im bundesdeutschen Wettbewerb einen beachtlichen zweiten Platz.

Breites Anwendungsspektrum

"Unser erstes Kamerasystem ist seit kurzem am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme im Einsatz. Die aus einer CCD-Kamera, einer Alu-Konstruktion und einem beweglichen Lineararm bestehende Lösung scannt große Solarmodule  und untersucht sie auf Kontaktbrüche, Punktdefekte, Mikrorisse und Inhomogenitäten", erläutert Michael Menz eine von zahlreichen Applikationen. Weitere mögliche Anwendungsfelder sind die Spektroskopie, mit der sich die Zusammensetzung von Stoffgemischen exakt analysieren lässt, die Mikroskopie, mit der u.a. winzige Moleküle in lebenden Zellen sichtbar werden oder die medizinische Diagnostik, mit der z.B. Tumorzellen bereits in einem sehr frühen Stadium identifiziert werden können.

Programmierbare Flexibilität

"Was unsere Kamera von denen unserer Mitbewerber unterscheidet, ist ihre Flexibilität. Dadurch können wir schnell auf neue Anforderungen reagieren, innovative Messmethoden implementieren und Spezial-Kameras  auf den Markt bringen, die es so noch nicht gibt“,  verdeutlicht Martin Regehly die Vorzüge des neuartigen Kamera-Designs . Darüber hinaus ist das greateyes-Team in der Lage, Kameras mit anwendungsspezifischen Eigenschaften zu fertigen. Eine Marktnische, die von großen Anbietern aus Rentabilitätsgründen nicht bedient wird.

Intelligente Kameragenerationen

"Der Trend geht zu berührungslosen optischen Messverfahren mit kombinierter räumlicher und spektraler Auflösung, bei denen besonders lichtstarke Kameras gefragt sind. Neben technologischen Entwicklungen wie die EMCCD und Deep Depletion CCDs für höhere Empfindlichkeiten werden auch die Auswertealgorithmen immer ausgefuchster“ skizziert Michael Menz die aktuelle Branchenentwicklung. Nach Einschätzung des greateyes-Duos werden künftige Kameragenerationen wesentlich intelligenter sein als ihre heutigen Vorgänger. Statt Daten wie bisher nur zu sammeln, werden sie diese in naher Zukunft auch selbst verarbeiten können. Der Diplom-Physiker Martin Regehly und der Diplom- Informatiker dürften für eine derartige Entwicklung bestens gerüstet sein.