Radikaler Schritt: Kameramodul zu dick? Lasst die Linsen weg!

Die Nutzer wünschen sich immer bessere Kameras in immer kompakteren Geräten. Das stellt die Hersteller vor riesige Herausforderungen. Doch an der Rice University in Texas arbeiten Forscher aktuell an einer Kamera, die extrem flach ist, weil man komplett auf Linsen verzichtet.

Schon bei der Konstruktion von Smartphones stoßen die Entwickler aktuell an Grenzen: Die Geräte an sich sollen immer flacher werden, während trotzdem eine gute Bildqualität mit ein entscheidendes Verkaufsargument ist. Das führt zu unschönen Kompromissen, wie sich beispielsweise bei der letzten iPhone-Generation zeigt, wo das Kameramodul ein Stück aus dem Gerät heraussteht, um keine zu schlechte Optik verwenden zu müssen.


Ohnehin sind die winzigen Linsen-Systeme in den kompaktesten Kameramodulen quasi schon seit einiger Zeit an ihre Grenzen gekommen und hinter dem Bildsensor arbeiten immer leistungsfähigere Algorithmen daran, die eigentliche Aufnahme in noch besserer Qualität abzuspeichern. Bei den Rice-Forschern führte das offenbar zu einem recht radikalen Gedanken: Wenn der Großteil der Qualität ohnehin von der Software abhängt, kann man die Linsen auch gleich ganz weglassen.

Wie eine Kamera prinzipiell ohne Linsen funktionieren kann, ist im Grunde seit Jahrhunderten bekannt: Bevor geschliffene Gläser zur Verfügung standen, experimentierten zahlreiche helle Köpfe schon mit simplen Lochkameras. Und genau dieses Prinzip verwenden die Forscher nun für ihre Neuentwicklung.

Das Problem besteht im Grunde darin, dass Lochkameras - so sagt es schon der Name - lediglich mit einem kleinen Loch arbeiten, durch das das Licht einfällt. Dieses lässt allerdings nur sehr wenige Photonen durch und die aktuelle Sensor-Technik würde zu ziemlich verrauschten Bildern führen. Hinzu kommt, dass eine ordentliche Fokussierung hier kaum umzusetzen ist.

Die Forscher umgehen diese Schwierigkeit aber, indem sie einen Sensor-Chip konstruierten, der im Grunde aus mehreren Millionen kleinen Lochkameras besteht, die auf einer Fläche angeordnet sind. Dies erlaubt es, ein Kamera-System zu konstruieren, das extrem viel flacher ist als die heute in Smartphones genutzten Module. Leistungsstarke Algorithmen sorgen im Hintergrund dann dafür, dass aus den vielen recht schlechten Einzelbildern dann eine gute Gesamtaufnahme rekonstruiert wird. So ließen sich dann noch dünnere Geräte konstruieren, wobei die Kameras nicht nur in Smartphones, sondern beispielsweise auch in Wearables Platz finden würden.

Die Ergebnisse, die die Forscher aktuell hinbekommen, können sich noch längst nicht mit normalen Fotos messen. Die fertigen Bilder sind noch ziemlich unscharf. Ein direkter Vergleich mit den Daten vor der Bearbeitung durch die Optimierungs-Software, die im Grunde nur eine verwaschene Licht-Fläche zeigen, gibt aber schon einen Eindruck davon, dass es in eine gute Richtung geht.