Vorstoß von Hitachi 24.01.2017, 09:29 Uhr

Kamera der Zukunft kommt ohne Linse aus

Extrem kleine Kameras ermöglichen viele neue Anwendungen in den verschiedensten Lebens- und Arbeitsbereichen. Das Hindernis bei der Mikro-Miniaturisierung ist bisher aber die Linse. Hitachi arbeitet jetzt an einer Kamera, die komplett auf eine Linse verzichtet.

Hitachi hat eine linsenlose Kamera-Technologie entwickelt, die Videobilder nachträglich fokussieren kann. Dafür wird anstelle der Linse ein mit konzentrischen Kreisen bedruckter Film genutzt. Dieser ist direkt vor dem Bildsensor angebracht.

Hitachi hat eine linsenlose Kamera-Technologie entwickelt, die Videobilder nachträglich fokussieren kann. Dafür wird anstelle der Linse ein mit konzentrischen Kreisen bedruckter Film genutzt. Dieser ist direkt vor dem Bildsensor angebracht.

Foto: Hitachi

Der japanische Elektronikkonzern Hitachi hat eine Technik entwickelt, mit der es möglich ist, Videobilder aufzunehmen, ohne dass dafür eine Linsenoptik notwendig ist. Stattdessen will Hitachi mit Hilfe konzentrischer Ringe und einer mathematischen Formel die Kamera der Zukunft bauen. Und die kommt ohne die schweren Objektive klassischer Art aus.

Herkömmliche Objektive basieren darauf, dass Licht durch Glaslinsen gebrochen wird, die scharfe zweidimensionale Bilder erzeugen. Solange Objektive aber aus Linsen konstruiert werden, sind lichtstarke Kamera-Zooms schwer. Hitachi beschäftigt sich nicht alleine mit diesem Problem: In Amerika arbeiten der Halbleiterhersteller Rambus und die Rice University ebenfalls an Konzepten, die ohne das herkömmliche Objektiv auskommen.

Neuer Ansatz von Hitachi

Das Design dieser Kameras ohne Objektiv ist dabei vergleichsweise einfach. Im Fall der von Hitachi vorgestellten objektivlosen Kamera wird ein Bildsensor mit einem speziell bedruckten Dünnfilm – der nur ein Mikron misst und mit einem Muster konzentrischer Kreise bedruckt ist – überlagert. Der Film stört dabei das Licht, das durch den Sensor passiert, während ein Computer das Ausmaß der Störung berechnet und schließlich das Bild wiederherstellt. Das könnte das klassische Objektiv ersetzen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Infineon-Firmenlogo
Senior Manager IT MES (w/m/div)* Infineon
Warstein Zum Job 
Infineon-Firmenlogo
Ingenieur Prüftechnik Leistungshalbleitermodule (w/m/div)* Infineon
Warstein Zum Job 
Infineon-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektrotechnik (w/m/div)* Infineon
Warstein Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Bauleiter*in (m/w/d) für Großprojekte der Bereiche Infrastruktur (Freileitung, Kabeltiefbau, Bahn) THOST Projektmanagement GmbH
Nürnberg,Hannover,Hamburg Zum Job 
CARVEX Verfahrenstechnologie für Lebensmittel und Pharma GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Verfahrenstechnik (m/w/d) CARVEX Verfahrenstechnologie für Lebensmittel und Pharma GmbH
Bad Hönningen Zum Job 
ABL GmbH-Firmenlogo
Senior Software Developer (m/w/d) eMobility ABL GmbH
Lauf a. d. Pegnitz Zum Job 
Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Versuchsingenieur (m/w/d) Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
Biberach Zum Job 
Brunel-Firmenlogo
Java Entwickler / Informatiker (w/m/d) Brunel
Dortmund Zum Job 
Brunel-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur EPLAN P8/ELCAD (w/m/d) Brunel
Dortmund Zum Job 
Brunel-Firmenlogo
Elektroniker/Elektrotechniker (w/m/d) Brunel
Dortmund Zum Job 
Triathlon Batterien GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Arbeitsvorbereitung Batteriemontage / Batteriefertigung für Lithium-Ionen-Batterien Triathlon Batterien GmbH
Glauchau Zum Job 
Murrelektronik-Firmenlogo
Embedded Software Funktionstester / Applikationstester (m/w/d) Murrelektronik
Oppenweiler, Kirchheim unter Teck (Home-Office) Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Sales Manager - Deployable Solutions (d/m/w) Airbus
Raum Friedrichshafen Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Synthetic Imagery & Sensor Simulation System Engineer Airbus
Raum Toulouse (Frankreich) Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Synthetic Imagery & Sensor Simulation System Engineer Airbus
Raum Toulouse (Frankreich) Zum Job 
Collins Aerospace-Firmenlogo
Produktionsplaner (m/w/d) Collins Aerospace
Nördlingen Zum Job 
Collins Aerospace-Firmenlogo
Strategischer Einkäufer (m/w/d) Collins Aerospace
Nördlingen Zum Job 
Deutsche Aircraft GmbH-Firmenlogo
Systems Engineer - Cooling Systems Power Electronics (f/m/d) Deutsche Aircraft GmbH
Weßling Zum Job 
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger (m/w/d) Anlagensicherheit TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH
Darmstadt Zum Job 
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger Elektrotechnik (m/w/d) TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH

Fourier Tansformation im Einsatz

Zu den Hürden bei der Entwicklung solcher linsenlosen Kameras gehörte lange Zeit die Frage, wie das Licht weiterverarbeitet werden kann. Hitachi konzentriert sich dabei auf die Moire-Muster. Diese entstehen, wenn Muster konzentrischer Ringe sich gegenseitig überlagern.

So funktioniert die neu entwickelte linsenlose Kameratechnologie von Hitachi: Sie nutzt eine Art Objektiv mit konzentrischen Ringen. Aus den Sensordaten lässt sich mit Hilfe einer Fourier-Transformation ein halbwegs scharfes Bild berechnen.

So funktioniert die neu entwickelte linsenlose Kameratechnologie von Hitachi: Sie nutzt eine Art Objektiv mit konzentrischen Ringen. Aus den Sensordaten lässt sich mit Hilfe einer Fourier-Transformation ein halbwegs scharfes Bild berechnen.

Quelle: Hitachi

Dabei entdeckte Hitachi, dass man mit diesen Randbereichen Bilder mit Hilfe einer herkömmlichen Verarbeitungstechnik, genannt Fourier Transformation, erfassen kann. Diese Technik wird bereits sowohl für die Bildverarbeitung, die Elektronenmikroskopie, die Signalverarbeitung und Frequenztrennung für die Datenkommunikation eingesetzt.

Schnelle Verarbeitung

Nach Angaben von Hitachi macht die Nutzung mathematischer Formeln die Rekonstruktion von Bildern aus Lichtinformationen zu einer Grundrechenart, die jeder Computer ausführen kann. Hitachi ist es dabei gelungen, diese Bilder 300 Mal schneller als andere objektivlose Kameras zu verarbeiten. Hinzu kommt, dass die Bildschärfe, nachdem das Bild vom Sensor aufgefangen wurde, angepasst werden kann.

Viele Anwendungen im Visier

Hitachi sieht eine ganze Bandbreite neuer Anwendungen zum Beispiel für Industriemaschinen, mobile Geräte und vor allem für das Internet der Dinge. Insbesondere Smartphones profitierten von deutlich dünneren und leichteren Kameras. Digitale Kameras der gehobenen Preisklasse könnten in Zukunft gänzlich neue Formen annehmen. Verglichen mit heutigen Geräten würden die Herstellungskosten der neuen, objektivlosen Kameras zudem deutlich niedriger sein.

Gesichtserkennungssystem mit flachen Objektiven

Trotz einer ganzen Anzahl technischer Hürden rechnet Hitachi damit, eine Kamera ganz ohne Objektiv in zwei Jahren marktreif zu haben. So lässt die Schärfe der mit flachen Objektiven erzeugten Bilder bisher noch zu wünschen übrig. Nach Angaben von Hiroyuki Mizuno, Leiter des Innovationszentrums für Information und Telekommunikation im Hause Hitachi, liegt das Augenmerk derzeit vor allem auf der Verbesserung der Bildauflösung, die sich speziell für  Gesichtserkennungssysteme eignet. Die neue Kameratechnologie soll aber auch für autonomes Fahren und die Analyse menschlichen Verhaltens durch mobile Geräte, Autos und Roboter eingesetzt werden.

Ein Beitrag von:

  • Peter Odrich

    Peter Odrich studierte Betriebswirtschaftslehre mit Schwerpunkt Verkehrsbetriebe. Nach 28 Jahren als Wirtschaftsredakteur einer deutschen überregionalen Tageszeitung mit langer Tätigkeit in Ostasien kehrte er ins heimatliche Grossbritannien zurück. Seitdem berichtet er freiberuflich für Zeitungen und Technische Informationsdienste in verschiedenen Ländern. Dabei stehen Verkehrsthemen, Metalle und ostasiatische Themen im Vordergrund.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.