Ferner Infrarotbereich Kameras arbeiten bei Raumtemperatur

Erste Aufnahmen mit der Infrarot-Kamera wurden bei Labortests bereits gemacht.

Das Fraunhofer IMS hat eine Infrarot-Kamera für den fernen Infrarotbereich entwickelt, bei der der Sensor nicht auf rund - 193 °C herabgekühlt werden muss, um fehlerfrei arbeiten zu können. Raumtemperatur genügt.

Zwar gibt es schon Infrarot-Kameras für den Wellenlängenbereich oberhalb von 5 µm, allerdings setzten diese ein Kühlung voraus, die den Sensor konstant auf etwa - 193 °C Arbeitstemperatur hält. Ungekühlte Imager für den fernen Infrarotbereich wurden bereits entwickelt, allerdings werden diese überwiegend im militärischen Bereich eingesetzt und sind auf dem europäischen Markt nicht verfügbar. Dem Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg ist es gelungen, einen bildgebenden Sensor für den fernen Infrarotbereich zu fertigen, der auch bei Raumtemperatur funktioniert. Dr. Dirk Weiler, Wissenschaftler am IMS.»In Deutschland wären wir die ersten, die eine solche Technologie anbieten«.

Der IRFPA-Sensor (Infrared Focal Plane Array) basiert auf Mikrobolometern; die temperaturabhängigen Detektoren absorbieren langwelliges Infrarotlicht. Mehrere Mikrobolometer werden auf einem Array zusammengefasst und erzeugen so ein zweidimensionales Bild. Erfasst ein Mikrobolometer nun eine Wärmequelle, steigt die Temperatur in seinem Inneren an und der elektrische Widerstand ändert sich. Anders als bei vorangegangen Technologien wird der elektrische Impuls nicht zuerst in ein analoges Signal übersetzt, um dann anschließend mit Hilfe eines A/D-Wandler digitalisiert zu werden, sondern wird direkt von einem Auslesechip in ein digitales Signal umgewandelt.

»Wir setzen bei unserem Imager einen ganz spezifischen Konverter, einen Sigma-Delta-Wandler, ein. So ist es uns gelungen, direkt ein digitales Signal zu erzeugen«, erklärt Dr. Weiler.

Da die Kühlung bei dieser Technik entfällt, eröffnen sich weitere Anwendungsfelder: Im Automobil-Bereich könnte die Kamera z.B. bei wetterwidrigen Bedingungen Menschen oder Tiere auf der Fahrbahn erkennen bevor der Fahrer sie sieht. Auch in mobilen Geräten sieht Dr. Weiler Potential, da sich ohne Kühlmechanismus neben dem eingesparten Gewicht auch die Akkuleistung und Betriebszeit des mobilen Geräts erhöht. Erste Labortest des neuen Sensorelements waren bereits erfolgreich: Die Forscher aus dem Fraunhofer IMS konnten bereits einige Infrarotbilder aufnehmen.