|
Das Institut für Computergrafik der Johannes Kepler Universität Linz arbeitet an
der Entwicklung einer linsenlosen Kamera. Der Vorteil: deutlich kompaktere Baugrößen. Die Einsatzgebiete:
Roboter, Industriemaschinen und Fahrzeuge.
Linz (jku) - Heutige Kameras bestehen im Wesentlichen aus einem Bildsensor und einem Linsensystem, das die
aufgenommene Szene optisch auf dem Sensor fokussiert. Sie haben entsprechend große Bauformen. Am Institut
für Computergrafik wird seit Jahren an neuartigen Bildsensoren geforscht die - im Gegensatz zu gängigen
CMOS- oder CCD-Chips - transparent, großflächig und biegbar sind. Sie bestehen aus einer 300 Mikrometer
dünnen Kunststoff-Folie, die Licht einfängt und in ein bestimmtes optisches Muster umwandelt. Dieses
Muster kann mithilfe von Machine Learning (Künstliche Intelligenz) in Bilder umgerechnet werden.
Die zukünftige Herausforderung in diesem Projekt besteht nun darin, Wege zu finden, weiter entfernte Szenen
optisch auf der Sensorfolie abzubilden. Während das bei normalen Kameras die Aufgabe des Objektivs ist, soll
dieses beim JKU-Ansatz linsenlos, als weitere Folienschicht, umgesetzt werden. Die daraus resultierenden, flexiblen
Folienkameras unterstützen als sogenannte Smart-Skin-Sensoren dann autonome Roboter, Industriemaschinen und
Fahrzeuge beim Abtasten ihrer nahen Umgebung.
Erhöhung der optischen Tiefenschärfe
Der nun im renommierten Fachjournal "Optics Express" veröffentlichte erste Ansatz nutzt dafür
ein Gitterstruktur über der Sensorfolie, die das einfallende Licht in möglichst parallel auftreffende
Anteile filtern ("kollimieren") soll. Solche sogenannten Söller-Kollimatoren finden bisher Anwendung
in Einsatzgebieten wie Astronomie und in der medizinischen Bildgebung (Röntgenoptik). Im JKU-Ansatz erhöhen
Söller-Kollimatoren die optische Tiefenschärfe der Folienkamera.
Der umgesetzte Prototyp nutzt derzeit noch einen sechs Millimeter dicken Kollimator, der über ein 3D-Druckverfahren
hergestellt wurde. Er ermöglicht die Rekonstruktion von scharfen Abbildungen bis zu einer Distanz von 13 Zentimeter.
In Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institute of Technology (KIT) erhoffen sich die JKU-ForscherInnen aber die
Umsetzung von weitaus dünneren (ein bis 300 Mikrometer) und lichteffizienteren Kollimatoren mithilfe der Röntgenlithografie.
Auch andere Ansätze zur linsenlosen Abbildung werden in Zukunft verfolgt, wie zum Beispiel durch lichtbrechende
und -beugende Folienoptik.
Das Projekt wird in den kommenden zwei Jahren durch das Linz Institute of Technology (LIT) der Johannes Kepler
Universität gefördert und in Kollaboration mit der Rice University (USA) durchgeführt.
|
