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Smartphones Harvard-Forscher erfinden revolutionäre Kamera-Linse

Alle Kameras der neuen ihone-Generation. Oben links (blau) ist das iPhone 12, rechts daneben (Gold) das Pro  Max. Das schwarze Modell unten rechts ist das iPhone 12 Mini, links daneben (Pazifikblau) liegt das iPhone 12 Pro.


Alle Kameras der neuen ihone-Generation. Oben links (blau) ist das iPhone 12, rechts daneben (Gold) das Pro  Max. Das schwarze Modell unten rechts ist das iPhone 12 Mini, links daneben (Pazifikblau) liegt das iPhone 12 Pro.
© Christoph Fröhlich/stern
Die Sensoren in Smartphone-Kameras werden immer besser, die eigentliche Linsen bleiben dagegen seit einem Jahrzehnt im Grunde unangetastet. Ein Unternehmen wählt nun einen innovativen Ansatz.

Smartphone-Kameras haben sich massiv verändert. Sie haben verbesserte Sensoren mit bis zu 108 Megapixel und mehrfachen optischen Zoom bekommen. Sie beherrschen Porträtaufnahmen, welche den Look von teuren Spiegelreflexkameras simulieren und spezielle Nachtmodi. Doch eine Sache hat sich in den vergangenen Jahren kaum verändert: die Linsen. Diese basieren trotz aller Innovationen auf dem gleichen grundlegenden Prinzip wie vor zehn Jahren.

Das US-Magazin "Wired" stellt ein neues Unternehmen namens Metalenz vor, welches Smartphone-Kameras mit einem veränderten Linsensystem revolutionieren will. Dem Bericht zufolge bietet diese Linsentechnologie mehrere Vorteile: Sie soll lichtstärker sein, neue Formen der Sensoren ermöglichen - und das gleichzeitig mit geringerem Platzbedarf verbinden.

So funktionieren Smartphone-Linsen

Bisherige Smartphone-Kameras basieren alle auf dem gleichen Prinzip: Um die Schärfe und Klarheit des Bildes zu verbessern, werden mehrere Linsenelemente fein abgestimmt übereinander angeordnet. Beim aktuellen iPhone 12 Pro besteht die Hauptkamera etwa aus sieben Elementen.

Je mehr Elemente zum Einsatz kommen, desto besser ist in der Regel das Ergebnis, da auf diese Weise mögliche Abbildungsfehler wie etwa Verzerrungen (wenn gerade Linien gekrümmt erscheinen) oder Farbfehler (sogenannte Chromatische Aberrationen) minimiert werden.

Allerdings kann dieser Effekt nicht beliebig gesteigert werden, denn je mehr Linsenelemente man übereinander "stapelt", desto mehr Platz benötigt man. Das ist auch einer der Gründe, warum die Kameramodule in modernen Smartphones häufig weit aus dem Gehäuse ragen.

Zwar lassen sich die Hersteller diverse Kniffe einfallen - Huawei und Samsung nutzen etwa sogenannte Periskop-Objektive, um größere optische Zooms zu ermöglichen -, doch das grundlegende Prinzip der gestapelten Linsen bleibt unangetastet.

Das Ende der Stapel-Linse

Metalenz hat die Linse jedoch komplett neu gedacht. Statt Kunststoff- und Glaselemente übereinander anzuordnen, setzt das Unternehmen auf eine einzige flache Linse. Der Clou: In dem Glas befinden sich winzig kleine Nanostrukturen, "welche nur ein Tausendstel so breit sind wie ein menschliches Haar", schreibt "Wired". "Diese Nanostrukturen biegen Lichtstrahlen auf eine Weise, die viele der Unzulänglichkeiten von einlinsigen Kamerasystemen korrigieren." Vereinfacht gesagt durchläuft das Licht dabei Millionen von Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern. Je nach Durchmesser wird das Licht unterschiedlich gekrümmt und geformt.

Dieses Selfie wurde mit einer Smartphone-Frontkamera gemacht? Nicht ganz ...

Die Grundlagen dieser Technologie wurden an der renommierten Harvard University gelegt, 2017 wurde das Unternehmen Metalenz aus der Forschungsgruppe herausgelöst. Ende des Jahres soll die Technik bereits in die Massenproduktion gehen. Seine Premiere wird das Linsensystem in einem 3D-Sensor in einem Smartphone feiern, wobei das Unternehmen den Namen des Herstellers selbstverständlich nicht verrät.

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