Photodiode lässt Robos wie Menschen sehen
Forscher nehmen sich Netzhaut des Auges zum Vorbild - Sensorische Mängel werden beseitigt
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Vergleich von menschlichem und neuem maschinellem Sehen (Illustration: Nature Nanotechnology) |
Peking/Aarhus (pte004/29.08.2025/06:15)
Eine neuartige Photodiode, die sich an der Technik der Bildgebung der Netzhaut im Auge orientiert, soll die Mängel bisheriger Sensoren dieser Art überwinden. Den Durchbruch gaschafft haben Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), des Sino-Danish Center for Education and Research und anderer Institute.
Drei Schlüsselkomponenten
Das Gerät besteht aus drei Schlüsselkomponenten: eine organische Donor-Akzeptor-Heteroverbindung, ein Ionenreservoir aus porösen Nanostrukturen und eine Schottky-Verbindung. Die erste Komponente ist eine Verbindung zweier organischer Halbleiter, die den Transfer elektrischer Ladung ermöglicht. Das Ionenreservoir ist schwammartig, speichern und setzt Ionen frei und ahmt nach, wie biologisches Gewebe Ionen zur Signalübertragung nutzt.
Die Schottky-Verbindung schließlich ist eine Schnittstelle zwischen einem Halbleiter und einem Metall, die den elektrischen Strom in eine Richtung ungehindert fließen lässt, in die andere Richtung jedoch nicht. "Diese Photodiode ermöglicht eine hochwertige maschinelle Bildverarbeitung selbst unter extremen Lichtbedingungen", so die CAS-Forscher Qijie Lin, Congqi Li und ihre Kollegen in einem Beitrag für die Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology".
Erleichtertes Automatisieren
Die Sensoren, die die Funktion vieler bereits eingeführter maschineller Bildverarbeitungssysteme unterstützen, sind zwar hochentwickelt, verarbeiten jedoch visuelle Infos nicht so detailliert wie die menschliche Netzhaut. Sie sind entweder framebasiert oder ereignisbasiert. Erstere sind so konzipiert, dass sie Bilder in bestimmten Intervallen aufnehmen, während ereignisbasierte Sensoren Helligkeitsänderungen an einzelnen Pixeln aufzeichnen.
Die neuen Photodioden, die verbessertes maschinelles Sehen von Maschinen und Robotern ermöglichen, könnten die Automatisierung vieler mühsamer Schritte in Industrie und Fertigung erleichtern, beispielsweise das Erkennung von Defekten in gerade erst erzeugten Produkten oder sogar während des Herstellungsprozesses, die Inspektion von Elektronik, Automobilteilen oder anderen Gegenständen, die Überprüfung von Etiketten oder Verfallsdaten.
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