Direkt zum Inhalt

Optik: Eine Kamera, die keine Linse braucht

Einfaches Fensterglas reicht aus: Dieses neue Kameraverfahren schießt zwar keine sonderlich hoch aufgelösten Fotos - hat aber einen ganz eigenen technischen Zweck.
Rajesh Menon inspiziert seine Kamera

Eine Kamera, die keine Linse verwendet, um Bilder aufzunehmen, haben Wissenschaftler um Rajesh Menon von der University of Utah entwickelt. Anstatt das Licht mit einer Linse auf den Sensor zu fokussieren, nutzen die Forscher einen Computer, der aus unfokussiertem Licht ein Bild errechnet. Das System könnte zum Einsatz kommen, wenn der Platz für eine herkömmliche Kamera gespart werden soll.

Als mögliche Anwendungsbeispiele nennen die Forscher Kollisionswarnsysteme, bei denen viele Kameras direkt in die Windschutzscheibe eines Autos installiert sind, Überwachungssysteme, die Bewegungen vor einem Fenster erkennen, oder Augmented-Reality-Brillen, bei denen eine im Gestell eingebaute linsenfreie Kamera die Augenbewegungen des Betrachters erfasst.

Alle drei Ideen ergeben sich aus dem Aufbau des Systems: Um auf eine Linse zu verzichten, montieren die Forscher einen handelsüblichen Kamerachip am Rand einer Glasscheibe, so dass dieser sozusagen in das Glas hineinschaut. Den Rand der Scheibe fassen sie zudem mit reflektierender Folie ein. Während 99 Prozent des Lichts einfach durch die Scheibe hindurchgeht, wird das verbleibende Prozent vom Glas gestreut. Ein Teil davon trifft auf den Sensor, wo ein Lichtmuster entsteht, das für den menschlichen Betrachter nicht zu deuten ist – wohl aber für einen Computer, wie Menon und Kollegen im Fachmagazin »Optics Express« schreiben.

Indem sie den Computer zunächst mit bekannten Bildern konfrontierten, trainierten sie ihn darauf, die Störung durch die Streuung im Glas herauszurechnen. Bislang reicht das Verfahren allerdings nur, um Bilder selbstleuchtender Objekte aufzunehmen. In Zukunft wollen sie ihr System dahingehend weiterentwickeln, dass es auch mit normalem Licht arbeitet. Die linsenfreie Kamera sei ohnehin weniger eine fertige Lösung für ein Anwendungsproblem, als vielmehr ein »interessanter Ansatz über Bildgebung nachzudenken«, erklärt Menon in einer Mitteilung seiner Universität. Bislang hänge man bei der digitalen Kameratechnik noch zu sehr am alten Paradigma der klassischen Fotografie, bei der ursprünglich das menschliche Auge die Rolle des Sensors einnahm.

Allerdings ist seine Arbeitsgruppe mitnichten die einzige, die an derartigen Alternativen forscht. Wie Mikroskope und neuartige Fotokameras ohne klassische Linsen auskommen können, beschrieben jüngst Forscher ausführlich in »Spektrum der Wissenschaft« (August 2018). Dank spezieller Bildverarbeitungsalgorithmen können Forscher sogar durch Wände spähen.

34/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 34/2018

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnervideos