Forschende entwickeln Kamera in der Grösse eines Salzkorns

Eine Team von Forschenden der Princeton University und der University of Washington haben eine Mikrokamera entwickelt, die die grösse eines Salzkorns hat. Die winzige Kamera könne gestochen scharfe, vollfarbige Bilder erzeugen, die mit einem 500'000-mal grösseren Objektiv einer herkömmlichen Kamera vergleichbar seien. Wie die Princeton University mitteilt, basiert das neue optische System auf einer Technologie, die als Metaoberfläche bezeichnet wird und in der Herstellung jener von Computerchips gleicht.

Die nur einen halben Millimeter breite Metaoberfläche ist dabei mit 1,6 Millionen zylindrischen Stiften bestückt, von denen jeder etwa die Grösse des menschlichen Immunschwächevirus (HIV) hat, wie es weiter heisst. Das unterscheidet die neue Kamera von herkömmlichen Geräten, bei denen eine Reihe von gekrümmten Glas- oder Kunststofflinsen verwendet wird, um Lichtstrahlen zu fokussieren. Das nimmt entsprechend mehr Platz in Anspruch.

Aufnahme einer bisherigen Mikrokamera (links) und ein Bild der neuen Kamera (rechts). (Source: Princeton University)

Einsatz in der Medizin

Jeder der in der Mikrokamera verbauten Stifte funktioniert wie eine optische Antenne. Um das gesamte optische Spektrum abzubilden, hat jeder der Stifte eine einzigartige Form. Mithilfe von Algorithmen, die auf maschinellem Lernen basieren, würden die Interaktionen der Stifte mit dem Licht kombiniert, um hochwertige Bilder und das grösste Sichtfeld für eine bisher entwickelte Vollfarb-Metaoberflächen-Kamera zu erzeugen.

Die Neuentwicklung könnte laut Princeton University ihren Einsatz in der Medizin zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten finden. Beispielsweise für minimal invasive Endoskopien mit medizinischen Robotern. Der Einsatz der neuen Kamera ist auch bei anderen Robotern denkbar, die möglichst kompakt und leicht sein müssen.

Vielleicht bald auch im Smartphone

Das Forschendenteam tüftelt weiter. Über die Optimierung der Bildqualität hinaus möchten sie Fähigkeiten zur Objekterkennung und andere Erfassungsmodalitäten hinzufügen, die für Medizin und Robotik relevant sind. Auch für die Hersteller künftiger Consumer-Geräte könnte die Technologie spannend werden.

"Wir könnten einzelne Oberflächen in Kameras mit ultrahoher Auflösung verwandeln, sodass man nicht mehr drei Kameras auf der Rückseite des Telefons bräuchte, sondern die gesamte Rückseite des Telefons zu einer riesigen Kamera wird", lässt sich Felix Heide, Hauptautor der Studie und Assistenzprofessor für Informatik an der Princeton University, zitieren.

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