Mein experimentelles System nimmt langsam Formen an und mittlerweile sind alle wichtigen Bestandteile eingetroffen und getestet. Ich werde jetzt hier kein genaues Bild widerspiegeln, aber mal versuchen, einen groben Überblick verschaffen. Kurz zusammen gefasst, wollen wir ja die Netzhaut abbilden. Allerdings ohne eine Kamera zu verwenden, sondern nur einen einzelnen Detektor.

Das Licht:

Ich hab in meinem System als Lichtquelle eine Standard LED oder besser ein LED-Array, dass man in jedem Elektronikfachhandel (z.B. conrad) kaufen kann. Kosten so um die 15Euro. Die betreibe ich an einem Netzteil (50V, 0.7A), dass man auch fast überall kaufen kann. Die LED hab ich ganz „professionell“ auf einen CPU Kühler geschraubt, den ich aus einem alten Pentium4 PC geschraubt hab, denn die LED wird bis zu 150Grad heiss, daher braucht man einen dicken Kühlkörper. Da ich das Licht in eine gewisse Richtung lenken will, musste ich noch eine Art Gehäuse basteln, dass das Licht nur aus einer münzgrossen Blende lässt. Ausserdem hilft das, die Lichtverteilung im Labor zu regeln, denn wir wollen nur da Licht, wo wir es benötigen und nicht sonst wo.

Amplituden-Modulation:

Der Lichtstrahl trifft dann direkt auf ein „Digital MicroMirror Device“ (DMD/DLP). Dieses besteht aus, in unserem Fall, 1024 x 768 kleinen Spiegeln (ca. 14µm gross), die man individuell ansprechen kann. Die Spiegel kennen im Prinzip nur zwei Zustände: Licht nach A oder B reflektieren. D.h. Entweder ins System reflektieren oder weg vom System. Daher auch der Begriff Amplituden Modulation, da ich nun auf dem DMD verschiedene Pattern/Muster/Bilder projezieren kann, die mir unterschiedlich viel Licht ins System bringen können. Und das Ganze passiert bis zu 22 tausend Mal pro Sekunde, wenn man will. Solche Spiegel werden kommerziell in aktuellen Projektoren/Beamern verbaut.

Aufbau:

Dann wird das modulierte Licht durch mehrere Linsen und Blenden geleitet, um dann letztendlich ins Auge gelenkt zu werden. Optik Bedarf kauft man Üblicherweise entweder bei Thorlabs oder EdmundOptics. Das sind so die Standard Zulieferer. Thorlabs hat den Vorteil, falls im Paket noch Platz ist, schicken die Sŭssigkeiten mit (LabSnacks). Im Moment haben wir noch ein „künstliches“ Auge bestehend aus einer einfachen Linse und in deren Fokusebene ein Stück weisses bedrucktes Papier. Das weisse Papier hat ähnliche Eigenschaften wie die Netzhaut, d.h. es reflektiert das einfallende Licht nicht konkret in eine Richtung wie z.B. ein Spiegel, sondern streut das Licht in alle möglichen Richtungen. Ein Teil davon wird dann wieder zurück durch die Linse reflektiert. Das reflektierte Licht wird dann per Spiegel auf einen Detektor gelenkt.

Detektor:

So, nachdem das Licht sich nur seinen Weg durch Linsen und Blenden, Mikrospiegel und Papier gebahnt hat, kommt es dann geschwächt am Detektor an. Und zwar per Auge kaum sichtbar, da zu schwach. Hat die LED im Betrieb ca. 30Watt, kommen auf Detektorebene weniger als 1mW an. Das ist auch gut so, denn wir wollen ja keinen potentiellen Probanden blind schiessen. Nun bietet sich als Detektor erstmal eine Photodiode an, allerdings hat sich schnell herausgestellt, dass diese nicht empfindlich genug ist. Von daher benutzen wir nun einen Photomultiplier (PMT). Dieser ist nicht nur teurer sondern auch wesentlich empfindlicher, da dieser einzelne Photonen erkennen kann. Daher muss der PMT auch gut von allen fremden Lichtquellen (PC Monitor, Hintergrundlicht von z.B. Standby Leuchten, RJ45 Anschluss LED, etc…) abgeschirmt werden, so dass auch wirklich nur das modulierte Licht, dass von der Netzhaut reflektiert wird, gemessen wird.

Software:

Wenn man das sicher gestellt hat, kann man dann eine Lichtintensität per Modulation messen und daraus per Software ein Bild der Netzhaut berechnen. Die Software ist in unserem Fall in C++ geschrieben und kontrolliert den DMD, den PMT, speichert die Messungen und berechnet das Bild.


 

Soweit, so grob. Ein „Proof of Concept“ ist vorhanden, allerdings klappt das im Moment nur relativ befriedigend. Es gilt noch einige Fehlerquellen zu eliminieren und/oder zu minimieren, um bessere Ergebnisse zu erhalten. Allerdings werden wir demnächst zum echten Auge wechseln und innerhalb der nächsten Wochen erste Probemessungen vornehmen, um dann unter realen Bedingungen die Machbarkeit weiter zu evaluieren.

Nachdem der PhD nun offiziell abgeschlossen ist und ich das auch mittlerweile schriftlich habe, geht die Reise weiter:

Graduation

Blick während der Zeremonie

Ab spätestens März bin ich in Murcia, Spanien, als sogenannter PostDoc an der dortigen Uni, weiterhin im Bereich der Augenoptik tätig. Ich versuche dort meinen Teil im SEECat Projekt bei zu tragen, um den optischen Beeinträchtigungen des grauen Stars (also der Trübung der Linse) entgegen zu steuern. Sofern ich das im Moment sagen kann, wird das ein Engagement von 2Jahren.

D.h. auch wieder: Flug und Hostel/Hotel buchen, Sachen packen, Wohnung finden und auf gutes Wetter freuen.