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News: Unendliche Tiefenschärfe...ohne Linse

Eine Kamera ohne Linse taugt nichts. Zu dieser Regel gibt es aber mindestens eine Ausnahme: Amerikanische Wissenschaftler haben eine hochentwickelte Kamera gebaut, die ohne Linse sogar dreidimensionale Bilder mit unbegrenzter Tiefenschärfe macht. In dem Apparat treffen Kniffe und Tricks aus Medizin, Weltraumforschung und Computertechnik aufeinander.
Bei gewöhnlichen Kameras wird das Licht, das von einem Objekt abgestrahlt oder reflektiert wird, von einer Linse auf die Ebene des lichtempfindlichen Filmes gebrochen. Beim Entwickeln entsteht ein zweidimensionales Abbild der Familie vor dem Schloß oder was damals gerade Modell gestanden hat. Für Urlaubsfotos werden wir uns auch in absehbarer Zukunft damit begnügen müssen. Bei einigen speziellen Anforderungen, wie sie zum Beispiel in der Mikroskopie oder beim Entwurf von Maschinen auftreten, könnten demnächst hochaufgelöste dreidimensionale Bilder die Sichtweise bestimmen.

Ein Team von Wissenschaftlern um David Brady vom Beckman Institute for Advanced Science and Technology der University of Illinois in Urbana-Champaign konstruierte ein Kamerasystem, das mit Strahlteilern und Klappspiegeln eine Reihe von "Schnappschüssen" des sich langsam drehenden Objektes macht. Anstelle eines Filmes nimmt ein sogenannter CCD-Detektor (charge-coupled device) das Licht auf. Und im Gegensatz zum bekannten Fotoapparat handelt es sich bei den "Schnappschüssen" auch nicht um normale Bilder, sondern um Interferenzmuster, die aus der optischen Überlagerung der einzelnen Lichtstrahlen entstehen. Diese Technik wird in der Radioastronomie schon lange angewandt. Die Einzelaufnahmen verarbeitet ein Rechner schließlich zu einer dreidimensionalen Darstellung des Objektes.

Für die Wiedergabe des 3D-Bildes am Computerbildschirm nutzen die Forscher Algorithmen aus der medizinischen Röntgentomographie. "Mit unserer Kamera können wir 3D-Objekte unter reiner Verwendung physikalischer Prinzipien, Feld-Analyse und Zahlenkomprimierung rekonstruieren", erzählt David Munson. "Weil unser System nicht auf den üblichen Computer-Techniken zur Bildverarbeitung aufbaut, benötigen wir keine Tricks, heuristische Methoden oder Datenmanipulationen."

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