Die Fachmesse Optatec, die noch bis zum 25. Juni in Frankfurt am Main stattfindet, ist ein ausgesprochener Hort filigraner Technik. Etwas besonders Ausgefallenes stellen Jenaer Ingenieure den Besuchern vor: ein neuartiges Linsensystem für Kameras, das völlig neue Eigenschaften aufweist. Darauf gestoßen ist Jacques Duparré, als ihm während seiner Promotionsarbeit die Physik allein nicht mehr weiterhalf. "Meine Aufgabe war, ein extrem flaches Objektivdesign für Handys zu entwickeln. Es war sehr frustrierend, dass ich mit herkömmlichen Designmethoden nicht zu den gewünschten Ergebnissen kam." Den Ausweg aus der vertrackten Lage wies dem jungen Physiker vom Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena schließlich die Natur. Denn sie gab bereits vor langer Zeit einer bestimmten Klasse von Lebewesen eine solche Lösung mit auf den Weg: die Facettenaugen der Insekten.
Die Bio-Kamera von Biene und Co. besteht aus Hunderten oder gar Tausenden von Einzellinsen, von denen jede einzelne nur einen winzigen Ausschnitt der Umgebung erfasst. "Dabei wirft jede Linse im einfachsten Fall das Licht auf nur einen einzelnen Rezeptor. Ein solches, so genanntes Ommatidium schaut in nur eine bestimmte Richtung und kann nur einen Bildpunkt identifizieren", erklärt der Physiker. Im schlichtesten Fall, dass jedem dieser zahllosen optischer Kanäle ein einzelner Empfänger angeschlossen ist, entsteht ein Signal dann, wenn Licht darauf fällt. Das Prinzip herkömmlicher Kameras funktioniert indes nach dem Vorbild des menschlichen Auges: Das Licht einer Szene fällt durch ein komplexes optisches Linsensystem, wird gebrochen und verkleinert und fällt schließlich auf die Netzhaut - ein flächenhaftes Gewebe aus Nervenzellen, die auf die einfallenden Lichtsignale ansprechen und als elektrische Impulse an das Gehirn weiterreichen. Dieses Konstrukt ist aber notwendigerweise auf ein Mindestvolumen angewiesen.
Doch für die Anwendungen, auf die Jacques Duparré abzielt, ist eine solche Leistungsfähigkeit gar nicht nötig. Stattdessen erlaubt ihm aber die Facettenkonstruktion, besonders kleine Kameras zu realisieren. Auf eine Fläche von gerade einem halben Fingernagel brachte der Forscher fast 17.000 Linsen unter. Die liefern zwar mit nur 60 mal 60 Bildpunkten ein unscharfes Bild, das grau in grau erscheint und nicht einmal mit einer Einwegkamera mithalten kann. Doch die Stärke des Systems liege in seiner Winzigkeit, erläutert Andreas Bräuer vom Jenaer Fraunhofer Institut: "Wichtig ist, was man damit machen kann. Die Auflösung reicht aus zur Erkennung von Personen, Gesichtern, Objekten. Und sie ist sehr schnell." Weil die Kamera mit 0,4 Millimetern gerade halb so dick wie eine Chipkarte ist, könnte das virtuelle Insektenauge etwa dazu verwendet werden, EC-Karten gegen unbefügte Benutzung zu schützen: Erkennt die Facettenkamera am Geldautomaten nicht ihren rechtmäßigen Besitzer, verweigert die Karte die Abbuchung.
[Quelle: Hartmut Schade]
Die Bio-Kamera von Biene und Co. besteht aus Hunderten oder gar Tausenden von Einzellinsen, von denen jede einzelne nur einen winzigen Ausschnitt der Umgebung erfasst. "Dabei wirft jede Linse im einfachsten Fall das Licht auf nur einen einzelnen Rezeptor. Ein solches, so genanntes Ommatidium schaut in nur eine bestimmte Richtung und kann nur einen Bildpunkt identifizieren", erklärt der Physiker. Im schlichtesten Fall, dass jedem dieser zahllosen optischer Kanäle ein einzelner Empfänger angeschlossen ist, entsteht ein Signal dann, wenn Licht darauf fällt. Das Prinzip herkömmlicher Kameras funktioniert indes nach dem Vorbild des menschlichen Auges: Das Licht einer Szene fällt durch ein komplexes optisches Linsensystem, wird gebrochen und verkleinert und fällt schließlich auf die Netzhaut - ein flächenhaftes Gewebe aus Nervenzellen, die auf die einfallenden Lichtsignale ansprechen und als elektrische Impulse an das Gehirn weiterreichen. Dieses Konstrukt ist aber notwendigerweise auf ein Mindestvolumen angewiesen.
Doch für die Anwendungen, auf die Jacques Duparré abzielt, ist eine solche Leistungsfähigkeit gar nicht nötig. Stattdessen erlaubt ihm aber die Facettenkonstruktion, besonders kleine Kameras zu realisieren. Auf eine Fläche von gerade einem halben Fingernagel brachte der Forscher fast 17.000 Linsen unter. Die liefern zwar mit nur 60 mal 60 Bildpunkten ein unscharfes Bild, das grau in grau erscheint und nicht einmal mit einer Einwegkamera mithalten kann. Doch die Stärke des Systems liege in seiner Winzigkeit, erläutert Andreas Bräuer vom Jenaer Fraunhofer Institut: "Wichtig ist, was man damit machen kann. Die Auflösung reicht aus zur Erkennung von Personen, Gesichtern, Objekten. Und sie ist sehr schnell." Weil die Kamera mit 0,4 Millimetern gerade halb so dick wie eine Chipkarte ist, könnte das virtuelle Insektenauge etwa dazu verwendet werden, EC-Karten gegen unbefügte Benutzung zu schützen: Erkennt die Facettenkamera am Geldautomaten nicht ihren rechtmäßigen Besitzer, verweigert die Karte die Abbuchung.
[Quelle: Hartmut Schade]