Kamera, in der das Insektenauge als Vorbild dient

Der Heiligenstädter Frank Wippermann entwickelt eine revolutionäre Kamera, der das Insektenauge als Vorbild dient. Die neue Technologie kommt vor allem bei Smartphones zum Einsatz.

Allerlei Gerätschaften weiß Frank Wippermann in seinem Jenaer Labor zu bedienen. Foto: Teresa Werner

Nach dem Studium der Physikalischen Technik in Jena führte Frank Wippermanns Weg von der TU Ilmenau an das Fraunhofer-Institut für angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena. Dies ist ein großer, moderner und freundlicher Glasbau am Rande der Saalestadt. In den hinteren Labors der Abteilung für Mikrooptische Systeme wird eine Technik entwickelt, die ein echter Meilenstein seit der Erfindung der Fotografie im 19. Jahrhundert darstellt. Denn bisher war es noch niemandem gelungen, eine solche Kamera zu entwickeln. Sie nimmt nicht mehr wie das menschliche Auge durch eine einzige Linse das Bild wahr und auf, sondern wie bei den Facetten eines Insektenauges durch zahlreiche Mikrolinsen, die einen Durchmesser wie ein Haar haben. Diese sind auf einem sogenannten Array nebeneinander angeordnet. Insgesamt ist die Kamera dann kleiner als ein Ein-Cent-Stück und sieht aus wie ein Computerchip, schwarz, matt und blind. Die einzelnen Linsen sind nämlich so klein, dass man sie kaum noch mit dem bloßen Auge erkennen kann.

Kamera, in der das Insektenauge als Vorbild dient

Wenn das Bild, wie bei einer herkömmlichen Kamera, durch eine einzige Linse aufgenommen wird, so werden die Lichtstrahlen auf eine zweidimensionale Fläche projiziert. Dabei werden aber keine Informationen über die räumliche Tiefe mit aufgenommen. Dies ist bei der insekteninspirierten Kamera anders. Durch die vielen Linsen können mehr Bildinformationen aufgenommen und verarbeitet werden. Das hat auch den Vorteil, dass mit einer solchen Kamera der Schärfepunkt nachträglich eingestellt werden kann. Dadurch ist auch ein Autofokus, der das Motiv vorher scharfstellt, nicht mehr notwendig. Außerdem nimmt jede Mikrolinse eine andere Perspektive auf das Motiv auf; der Computer kann also nachträglich ein 3D-Bild errechnen.

Scharfstellen auch im Nachhinein möglich

„Die Idee mit dem Insektenauge ist eigentlich schon sehr alt, nur ging sie bisher nicht zu verwirklichen”, erklärt Wippermann und führt weitere Vorteile der sogenannten „Lichtfeldkamera” aus. Zum Beispiel, dass diese Kamera eine viel kleinere Bauart hat. Die Kamerachips sind nur halb so schmal wie die in derzeitigen Handykameras, womit das eigentliche Ziel der zehnköpfigen Forschertruppe aus Jena, die Wippermann leitet, auch schon erreicht ist. Denn es geht nicht vorrangig darum, eine 3D-Kamera zu entwickeln, sondern eine dünnere und in der Herstellung preiswertere, die dann in neuartigen Smartphones zum Einsatz kommen wird. Der 3D-Effekt ist bloß eine weitere Funktion, die sich aus dem neuen Grundprinzip der Fotografie heraus ergibt – was ganz typisch für eine neue Technologie ist. Bereits seit Jahrzehnten verdoppeln Technologien ihre Funktionen, woraus sich auch die Faszination an ihnen ergibt.

Finanziert wird das Forschungsprojekt im Übrigen aus Lizenzeinnahmen von MP3-Verkäufen, die die Fraunhofer- Zukunftstiftung den einzelnen Projektgruppen zur Verfügung stellt. Diese sollen damit eine Grundlagenforschung betreiben, die auch einen wirtschaftlichen Nutzen bringt. Denn das Dateiformat MP3 wurde vor 20 Jahren auch von einem Fraunhofer-Forscher mitentwickelt, von Karlheinz Brandenburg, der an der TU Ilmenau forscht.

Sind die bisherigen Kamerachips noch Prototypen, so sollen sie schon in einigen Jahren von der Industrie verwendet werden. Derzeit muss noch an der Auflösung getüftelt werden. Aber die revolutionäre Technik ist bereits da. (Quelle: Thüringer Allgemeine)

Fotografische Anwendungen 07 / 2012

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