Dass eine hochauflösende Kamera nicht unbedingt groß sein muss, haben nun Forscher der University of Princeton und der University of Washington eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Sie haben eine Kamera auf die Größe eines Salzkorns geschrumpft. Mithilfe einer weiterentwickelten Metasurface-Technologie kann die Kamera Farbfotos in sehr guter Qualität aufnehmen.
Winzige Kamera, großes Bild
Was dem Forscherteam der University of Princeton da gelungen ist, ist schier unglaublich. Sie haben eine Kamera auf die Größe eines Salzkorns geschrumpft. Sie ist so winzig, dass sie auf einem Finger mit bloßem Auge kaum zu erkennen ist.
Dabei setzen die Forscher auf eine Weiterentwicklung der sogenannten Metasurface-Technologie. Damit waren schon zuvor ultra-kompakte Kameras möglich, allerdings hielt sich die damit erreichbare Bildqualität bislang sehr in Grenzen. Bilder waren meist verschwommen, verzerrt und niedrig aufgelöst.
Das neu euntwickelte Neural Nano-Optic-System soll Fotos aufnehmen, deren Qualität vergleichbar mit Kameras ist, die 500.000-mal größer sind. Die Kamera verfügt über ganze 1,6 Millionen mikroskopisch kleine, zylindrische Elemente, die auf Licht reagieren. Sie funktionieren wie optische Antennen und fangen so das Licht ein.
In Kombination mit den zum Einsatz kommenden Machine Learning-Algorithmen ist die Kamera in der Lage zu interpretieren, wie Licht auf diese Antennen trifft, und die Daten kombinieren, um hochauflösende Bilder zu erstellen.
Die Bildqualität ist äußerst beeindruckend. Das Vergleichsfoto der National Science Foundation zeigen die Bildqualität des neuen Modells („Neural Nano-Optics“) neben früheren Kameras, die eine ähnliche Größe aufweisen. Ganz rechts zeigen die Forscher den Vergleich zu einer traditionellen Kamera mit einem Verbund aus sechs Linsen, die 550.000-mal größer ist, als die neu entwickelte Meta-Optik.
Eine ganz neue Art von Smartphone-Kameras
Die winzige Kamera kann Fotos mit einer Auflösung von 720 x 720 Pixeln in nur 58 Millisekunden verarbeiten. Sie soll vor allem in medizinischen und industriellen Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen, allerdings wäre laut Angabe der Forscher auch eine Anwendung in Smartphones denkbar.
Statt eines Kamera-Setups mit drei oder vier Linsen wäre es damit, zumindest in der Theorie, denkbar, die gesamte Rückseite eines Smartphone-Gehäuses mit derart kleinen Kameras zu versehen.
