Bildgebung: US-Team entwickelt Mikrokamera mit 0,5 mm großer Metaoptik

Dank Metamaterial und KI nimmt die Mikrokamera fast so gute Bilder auf wie eine große Kamera.

Artikel veröffentlicht am ,
Kamera mit Metaoberfläche: Oberflächen werden zu Sensoren.
Kamera mit Metaoberfläche: Oberflächen werden zu Sensoren. (Bild: Princeton University)

Bisher ließen sich Kameras nicht beliebig verkleinern. Einem Team von zwei Universitäten in den USA ist ein Durchbruch gelungen: Es hat eine Kamera mit der Größe eines großen Salzkorns entwickelt, die unter normalen Bedingungen hochwertige Bilder aufnimmt.

Der limitierende Faktor ist das optische System: Eine herkömmliche Kamera nutzt dafür Linsen aus Glas oder Kunststoff, die eine gewisse Größe haben. Das Team von der Princeton University und der University of Washington in Seattle hingegen setzt eine Metaoberfläche dafür ein, Lichtstrahlen zu fokussieren.

Das System besteht aus 1,6 Millionen mikroskopisch kleinen zylindrischen Stiften. Jeder Stift hat eine einzigartige Form, um das gesamte optische Spektrum korrekt abzubilden. Die ganze Stiftanordnung ist etwa einen halben Millimeter breit und kann ähnlich wie ein Computerchip hergestellt werden.

Die Ränder sind leicht unscharf

Um aus den Daten der optischen Antennen ein Bild zu erzeugen, hat das Team um Studienleiter Felix Heide eigene Signalverarbeitungsalgorithmen entwickelt, die auf maschinellem Lernen basieren. Die Kombination aus integriertem Design der optischen Oberfläche und den Algorithmen ermögliche eine Abbildungsqualität, die der einen großen Kamera gleichkommt. Lediglich an den Bildrändern gebe es eine leichte Unschärfe.

Die hochwertigen Bilder erzeugt die Kamera unter natürlichen Lichtbedingungen, wie Heide betont. Frühere Kameras mit einer Metaoberfläche hätten das nur unter Laborbedingungen geschafft, oder sie wiesen Fehler auf wie starke Bildverzerrungen, ein kleines Sichtfeld oder ein eingeschränktes Farbspektrum.

"Die Herausforderung war, diese kleinen Nanostrukturen so zu designen und zu konfigurieren, dass sie das machen, was man will", sagte Projektmitarbeiter Ethan Tseng. "Vorher war nicht klar, wie die Millionen von Nanostrukturen zusammen mit Nachbearbeitungs-Algorithmen gestaltet werden können, um RGB-Bilder mit großem Sichtfeld zu erfassen."

Das Team hat die Entwicklung in der Fachzeitschrift Nature Communications beschrieben. Mögliche Anwendungen sieht es in der Medizin oder in der Robotik: Kameras mit der Metaoberfläche könnten als optische Sensoren für Mikroroboter genutzt werden. Heide hält es zudem für möglich, damit Oberflächen zu Sensoren zu machen. "Wir könnten einzelne Oberflächen in Kameras mit ultrahoher Auflösung verwandeln, so dass man nicht mehr drei Kameras auf der Rückseite des Telefons bräuchte", sagte er. Stattdessen werde die gesamte Rückseite des Telefons zu einer Kamera.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


DigitalMe 02. Dez 2021

Die Entwicklung ist beeindruckend und spitze. Es ist nur der Mensch, der es verwendet...

jones1024 02. Dez 2021

... und die unscharfen Ränder ausblenden. Problem gelöst.

mxcd 02. Dez 2021

In dem PDF dazu sind Bilder. Wirklich beeindruckend. Falls diese Technik nicht zu...

dx1 01. Dez 2021

Ich hab das in Great North Road von Peter F. Hamilton "gesehen"/gelesen.



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Suchmaschine
Bing mit ChatGPT war für kurze Zeit online

Microsoft will ChatGPT in die Suchmaschine Bing einbauen. Was uns erwartet, konnten einige Nutzer kurzfristig sehen.

Suchmaschine: Bing mit ChatGPT war für kurze Zeit online
Artikel
  1. Politische Ansichten auf Google Drive: Letzte Generation mit Datenschutz-GAU
    Politische Ansichten auf Google Drive
    Letzte Generation mit Datenschutz-GAU

    Die Aktivisten der Letzten Generation haben Daten von Unterstützern mitsamt politischer Meinung und Gefängnisbereitschaft ungeschützt auf Google Drive gelagert.

  2. Madison Square Garden: Gesichtserkennungs-Software weist unliebsame Besucher ab
    Madison Square Garden
    Gesichtserkennungs-Software weist unliebsame Besucher ab

    Im New Yorker Madison Square Garden kommt seit Jahren Gesichtserkennungs-Software zum Einsatz - mit unangenehmen Folgen für Kanzleimitarbeiter.

  3. Nach Prämiensenkung: Weniger Marktanteil für Elektroautos 2023 erwartet
    Nach Prämiensenkung
    Weniger Marktanteil für Elektroautos 2023 erwartet

    Die Förderprämien für Elektroautos wurden gesenkt, was nach Ansicht der Autohersteller zu einem Rückgang des Marktanteils führen wird.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • Roccat Magma + Burst Pro 59€ • Roccat Vulcan 121 89,99€ • Gigabyte B650 Gaming X AX 185,99€ • Alternate: Toshiba MG10 20 TB 299€ • Alternate Weekend Sale • MindStar: Fastro MS200 SSD 2TB 95€ • Mindfactory DAMN-Deals: Grakas, CPUs & Co. • RAM-Tiefstpreise • PCGH Cyber Week [Werbung]
    •  /