Lehre vom Licht: Johannes-Kepler Universität entwickelt Folie mit einem 3D-Drucker, die Kameras ohne Linsen möglich macht

 24. Januar 2017  Andreas Krämer  

Wissenschaftler der Johannes-Kepler Universität haben 3D-Drucker eingesetzt, um eine Folie zu fertigen, die eine beliebige Form und Größe annehmen kann. Die 3D-Folie kann eingesetzt werden, um Kameras herzustellen, die gänzlich ohne Linsen auskommen können.

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Logo Johannes Kepler UniversitätDie Johannes-Kepler Universität (JKU) in Linz (Österreich) hat am Institut für Computergrafik eine 0,3 mm dünne Kunststoff-Folie mit einem 3D-Drucker hergestellt, die eine beliebige Form und Größe annehmen kann. Wie Universitäts-Professor Oliver Bimber, Leiter des Instituts für Computergrafik der JKU, erklärt, soll damit eine bessere Integration im Alltag möglich werden. Bereits im Jahr 2013 wurde an der JKU eine biegbarer und transparenter Bildsensor entwickelt.

Die spezielle Folie verfügt über einen fluoreszierenden Farbstoff, der das eingesammelte Licht auf effiziente Weise an den Folienrand leitet. Am Rand wird das Licht abgetastet und aus dem ermittelten Lichtsignal das Objekt, welches vor der Folie liegt, errechnet. Linsen und andere optische Komponenten sind dafür nicht notwendig. Es sei nur eine Beleuchtung des Objekts mit einer Reihe zufälliger Rauschmuster erforderlich, die derzeit von einem winzigen, externen Picoprojektor erzeugt werden. Die Wissenschaftler setzen dafür auf eine nagelneue Abtasttheorie, die Compressive Sensing (Komprimiertes Abtasten) genannt wird.

3D-Folie als Bildsensor
Der Foliensensor umschließt das Objekt und sammelt das reflektierte Licht ein. Mit Lichtmessungen errechneten die Forscher auf diese Weise 256 Ansichten in unterschiedlichen Schattierungen. Daraus konstruierten die Forscher Form und Tiefe des Objektes (Bild © JKU).

Das Abtastverfahren errechnet aus der Lichtmessung erst mal 256 Ansichten des Gegenstandes, die sich nur in ihrer Schattierung unterscheiden. Im Anschluss wird mit einem etablierten Rekonstruktionsverfahren (Shape-from-Shading) die Geometrie des Objekts festgestellt. Die zufälligen Rauschmuster sollen künftig durch eine kodierte Blende innerhalb der zweiten Folienschicht generiert werden, wodurch kein externer Picoprojektor mehr erforderlich sei. Das Ergebnis wäre eine Kamera mit durchsichtiger, flexibler und hauchdünner Folie, die ohne Linsen arbeitet.

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