Die neue Welle von Smartphones, die auf den Markt kommen, sind alle mit unglaublichen Kameras ausgestattet, die großartige Fotos machen. Es gibt jedoch nur einen Kritikpunkt: die dicken Kameralinsen auf der Rückseite, die wie hässliche Beulen auf einer Glasscheibe hervorstehen.
Doch Forscher der Elektro- und Computertechnik an der University of Utah haben einen neuen Typ optischer Linsen entwickelt, die viel dünner und leichter als herkömmliche Kameralinsen sind und sich auch für Nachtaufnahmen eignen. Das wäre ein Segen für Smartphones, da es diese „Kameraunebenheiten“ abflachen könnte, sowie für Drohnen und Nachtsichtkameras für Soldaten. Die Arbeit des Teams wird in einem neuen Artikel in der neuesten Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences vorgestellt.
Gemeinsam mit anderen Autoren des Artikels waren die Elektrotechnik- und Computertechnik-Studenten Monjurul Meem, Sourangsu Banerji und Apratim Majumder, die Elektrotechnik- und Computertechnik-Dozenten Rajesh Menon und Berardi Sensale Rodriguez sowie der Mathematik-Dozent Fernando Guevara Vasquez beteiligt, schreibt Koha Ditore. Während herkömmliche Linsen für Smartphone-Kameras nur wenige Millimeter dick sind, sind ihre neuen Linsen laut Menon nur wenige Mikrometer dick und damit tausendmal dünner als normale Linsen.
„Unsere Linsen sind hundertmal leichter und tausendmal dünner, aber die Leistung kann genauso gut sein wie bei herkömmlichen Linsen“, sagt er. Eine herkömmliche gekrümmte Linse nimmt das von einem Objekt reflektierte Licht auf und biegt es, bevor es schließlich den Kamerasensor erreicht, der das digitale Bild erzeugt. Aber dieses neue Objektiv verfügt über viele Mikrostrukturen, die das Licht auf dem Sensor jeweils in die richtige Richtung lenken. Das Team hat ein Herstellungsverfahren mit einem neuen Polymertyp sowie Algorithmen entwickelt, mit denen die Geometrie dieser Mikrostrukturen berechnet werden kann.
„Man kann sich diese Mikrostrukturen als sehr kleine Pixel einer Linse vorstellen“, erklärt Menon. „Sie sind selbst keine Linsen, aber sie arbeiten alle zusammen und wirken wie Linsen.“
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Das Ergebnis ist eine Linse, die flach statt gewölbt ist und mehr als 20-mal dünner als ein menschliches Haar ist. Darüber hinaus kann sie für die Wärmebildgebung verwendet werden, um Objekte im Dunkeln zu erkennen. Dadurch könnten Smartphone-Kameras irgendwann ohne Unebenheiten entstehen, die Kameras könnten aber auch die Möglichkeit erhalten, Wärmebilder zu erstellen und nach Wärmesignaturen zu suchen. Ein unmittelbarerer Einsatz dieser Technologie würde es jedoch ermöglichen, leichtere Militärdrohnen für Nachteinsätze länger fliegen zu lassen oder Waldbrände zu kartieren oder nach Opfern von Naturkatastrophen zu suchen.
Und Soldaten im Feld können viel leichtere Nachtsichtkameras über längere Zeiträume tragen. Menon sagt, dass die Herstellung dieser neuen Linse auch billiger sein könnte, da das Design es ermöglicht, sie aus Kunststoff statt aus Glas herzustellen.
