Metamaterial-Linse ermglicht drei Millimeter dnne Weitwinkel-Kamera
(Bild: Nanjing University)
Der Prototyp eines Weitwinkel-Objektivs mit filigranen Nanostrukturen hat einen Bildwinkel von 120 Grad, ist aber bisher lediglich f?r blaues Licht optimiert.
Mit filigranen Objekten aus gekr?mmten Linsen sind bereits heute Weitwinkel-Kameras in Smartphones integriert. Noch flacher und vor allem g?nstiger lassen sich diese Optiken mit Metamaterial-Linsen fertigen. Diese flachen Linsen mit symmetrisch angeordneten Strukturen im Nanomassstab nutzten chinesische Forscher der Nanjing University f?r den Bau einer nur drei Millimeter dicken Weitwinkel-Kamera. Diese bot einen sehr grossen Bildwinkel von 120 Grad.
"F?r unsere kompakte Weitwinkel-Kamera [1] nutzten wir ein Areal aus Metamaterial-Linsen, die jede ein St?ck einer Weitwinkel-Szenerie abbildete", sagt Tao Li vom National Laboratory of Solid State Microstructures der Nanjing University. Diese einzelnen Bilder der Metamaterial-Linsen wurden nach der Aufnahme in einem Stitching-Verfahren zu der kompletten Weitwinkel-Aufnahme zusammengesetzt. Als Beleg pr?sentierten die Forscher die Aufnahme eines breiten Schriftzugs, der auf eine gew?lbte Leinwand projiziert wurde.
Eines der projizierten Bilder der super-flachen Kamera.
(Bild: Tao Li, Nanjing University)
Metamaterial-Linsen mit filigranen NanostrukturenF?r die Herstellung der Metamaterial-Linsen griffen Tao Li und Kollegen zu etablierten, lithografischen Verfahren. Damit fertigten sie die filigranen Strukturen aus Siliziumnitrid, die auf einer Unterlage aus Siliziumdioxid deponiert waren. Die Ausmasse der Strukturen bewegten sich in der Gr?ssenordnung der Wellenl?nge von blauem Licht (470 Nanometer). 17 dieser transparenten Linsen ordneten sie direkt ?ber einen herk?mmlichen CMOS-Bildchip mit einem Zentimeter Kantenl?nge an.
Der Prototyp belegt, dass nur wenige Millimeter flache Metamaterial-Linsen scharfe Weitwinkelaufnahmen liefern k?nnen. Allerdings ist mit dem Zusammensetzen der einzelnen Bildsegmente eine elektronische Nachbearbeitung n?tig. Bisher sind die "Meta"-Linsen mit den filigranen Nanostrukturen f?r blaues Licht optimiert.
F?r komplette Farbbilder m?ssten verschiedene Metamaterial-Linsen mit jeweils an unterschiedliche Wellenl?ngen angepasste Nanostrukturen gefertigt und zu einem komplexeren Linsenareal arrangiert werden. Sollte dies gelingen, k?nnten Weitwinkel-Objektive weiter schrumpfen und auch zu geringeren Kosten produziert werden. Anwendungen finden sich nicht nur in Smartphones, sondern wegen des geringen Gewichts auch in Kameradrohnen.
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