Kamera nach menschlichem Auge gestaltet

US-Wissenschaftler haben eine Kamera entwickelt, deren Aufbau dem menschlichen Auge nachempfunden ist. Wie im natürlichen Vorbild fokussiert eine Linse das Licht auf eine gekrümmte Ebene.

Die Digitalkamera ist auch so groß wie ein menschliches Auge. Sie ermöglicht nicht nur neue Kameradesigns, sondern stellt auch einen Schritt auf dem Weg zu bionischen Augen dar. Möglich wurde die Entwicklung von Forschern der University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC) und der Northwestern University durch einen Trick zur Herstellung eines halbkugelförmigen Pixel-Arrays. „Dieser Zugang wird uns erlauben, Elektronik einzubinden, wo das bisher nicht möglich war“, ist John Rogers, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der UIUC, überzeugt.

Die augengroße Kamera, die den halbkugelförmigen Detektor mit einem zweiten hemisphärischen Element inklusive Linse verbindet, könnte nach Ansicht der Forscher die Kamera-Technologie revolutionieren. „Optische Simulationen und Bildgebungsstudien zeigen, dass diese Systeme ein viel breiteres Sichtfeld, gleichmäßigere Beleuchtung und weniger Aberrationseffekte als ebene Kameras mit vergleichbaren Linsen ermöglichen“, betont Rogers. Außerdem werden Kamerasysteme möglich, die mit den bisherigen ebenen Detektoren schlichtweg nicht realisierbar waren. Auch für medizinische Anwendungen verspricht die Entwicklung Vorteile. „Hemisphärische Detektoren sind viel besser für Netzhaut-Implantate geeignet als flache“, erklärt der Wissenschaftler. Die Kamera lässt sogar komplett bionische Augen erahnen, wie sie aus den Terminator-Filmen und anderer Science-Fiction bekannt sind, heißt es seitens der UIUC.

Beim verwendeten Pixel-Array haben die Forscher Fertigungstricks genutzt, um die in einem gängigen ebenen Prozess hergestellte Elektronik in die hemisphärische Form zu bringen. Sie haben eine Gummimembran der gewünschten gekrümmten Form hergestellt und dann mechanisch zu einer ebenen Fläche deformiert. Dann wurde das Pixel-Array durch einen Transfer-Prozess vom Silizium-Wafer auf die Membran übertragen. Als nächster Schritt durfte sich die Membran in ihre ursprüngliche Form entspannen, wodurch auch die Elektronik hemisphärisch wurde. Speziell entwickelte Teile haben sich dabei so von der Membran gelöst, dass sie entstehende Spannungen kompensieren und somit für Stabilität sorgen. Zum Schluss wurde das Pixel-Array von der flexiblen Membran auf eine feste Glas-Hemisphäre übertragen.

Die Augen-Kamera des amerikanischen Wissenschaftlerteams wird in der ab heute, Donnerstag, verfügbaren Ausgabe des Journals Nature genauer vorgestellt. Die Möglichkeit, flexible Elektronik-Elemente herzustellen, ist aber nicht auf Anwendungen in der Optoelektronik beschränkt und dürfte gerade im biomedizinischen Bereich in den kommenden Jahren zu weiteren Durchbrüchen führen. Rogers nannte gegenüber pressetext im März beispielsweise die Epilepsie-Therapie als einen Forschungsschwerpunkt (http://pte.at/pte.mc?pte=080329003).