Science
06.06.2013

Neuartige Kamera kommt ohne Objektiv aus

In den Bell Laboratories in den USA wurde eine Technik entwickelt, Fotos ohne Objektiv aufzunehmen. Die entstehenden Bilder sind immer scharf und brauchen sehr wenig Speicherplatz.

Die Kamera der US-Forscher basiert auf dem sogenannten compressive sensing, wie die Technology Review berichtet. Dabei fällt das Licht durch ein LCD direkt auf einen punktförmigen Sensor, der nur einem Pixel entspricht, aber die drei Farben Rot, Grün und Blau unterscheiden kann. Jedes Pixel des LCD kann binär so angesteuert werden, dass es Licht durchlässt oder nicht. Um ein Foto aufzunehmen, wird jedes Pixel nach dem Zufallsprinzip auf transparent oder intransparent geschaltet.

Dieser Vorgang muss für eine einzige Aufnahme mehrfach wiederholt werden, immer mit einem anderen zufällig generierten Muster aus durchlässigen und undurchlässigen LCD-Pixeln. Der einzelne Sensor sammelt die Daten, aus denen dann ein Bild des gewählten Motivs errechnet wird.

Dazu werden die verschiedenen Informationen, die durch die zufällig veränderte Durchlässigkeit des LCD entstanden sind, mittels "compressive sensing"-Analyse nach Gemeinsamkeiten durchsucht, aus denen sich ein Bild rekonstruieren lässt. Je mehr verschiedene Durchläufe mit wechselnden LCD-Konfigurationen gemacht werden, desto besser wird das entstehende Bild.

Einfach gebaut
Der Prototyp aus den Bell-Laboratories wurde aus handelsüblichen Elektronikkomponenten gebaut und verwendet ein LCD mit 302 mal 217 Pixeln.

Mit der Technik kann mit dem Bruchteil der Datenmenge eines herkömmlichen Bildes ein brauchbares Foto entstehen. Zudem muss keine Rücksicht auf die Verzerrungen, die in herkömmlichen Kameras durch die Linsen entstehen, genommen werden. Die entstehenden Fotos sind immer scharf. Die Auflösung hängt von der Größe und Zahl der Pixel auf dem LCD ab. Compressive-sensing-Kameras können extrem günstig hergestellt werden und funktionieren auch außerhalb des sichtbaren Spektrums, etwa im Bereich von Inftrarot oder Millimeterwellen.

Der Nachteil der Technik ist, dass durch die Notwendigkeit mehrerer Durchläufe für ein einziges Bild derzeit keine bewegten Objekte fotografiert werden können. Die Forscher erwarten sich in Zukunft aber Anwendungen in der Überwachungstechnik oder als billige Spezialkameras für Fotografie außerhalb des sichtbaren Spektrums.