Zusammenfassung der HS-MAC-Technologie und ihrer Eigenschaften

Die am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) entwickelte High-Speed and High-Sensitive Microlens Array Camera (HS-MAC) ist ein technologischer Durchbruch, der von den Facettenaugen nachtaktiver Insekten inspiriert wurde. Sie zeichnet sich durch ihre ultraflache Bauweise aus und verbessert die Möglichkeiten der Hochgeschwindigkeitsfotografie erheblich.

Kernpunkte der HS-MAC

1. Biomimetischer Ansatz:

• Inspiriert durch die Sehsysteme nachtaktiver Insekten.
• Drei Hauptprinzipien:
  • Kanalfragmentierung: Steigerung der Bildrate.
  • Zeitliche Summierung: Verbesserung der Lichtempfindlichkeit.
  • Kompressive Bildrekonstruktion: Effiziente Verarbeitung der Daten.

2. Design und Aufbau:

• Kompakt und ultraflach (weniger als 1 mm Dicke).
• Verwendung von versetzt angeordneten Mikrolinsen (oMLA) auf CMOS-Bildsensoren mit Rolling-Shutter-Architektur.
• Fragmentierung des Sensors in Sub-Kanäle, wodurch Schnittstellen für hohe Bildraten geschaffen werden.

3. Technische Leistungsfähigkeit:

• Aufnahme von bis zu 9.120 Bildern pro Sekunde (fps).
• Funktioniert unter 40-mal dunkleren Lichtbedingungen als herkömmliche Hochgeschwindigkeitskameras.
• Minimierung von Rolling-Shutter-Artefakten (50 % weniger Verzerrung als herkömmliche Technologien).
• Hohe Lichtempfindlichkeit: Auch bei extrem schwachen Lichtverhältnissen, z. B. Beleuchtungsstärke von 0,001 Lux, funktional.

4. Vergleich mit herkömmlichen Kamerasystemen:

• Herkömmliche baugleiche Kameras ohne oMLA erreichen lediglich 480 fps.
• Effektivere Belichtungszeit dank zeitlicher Überlappung der Sub-Kanäle.

Demonstrationen und Anwendungen:

• Präzise Aufzeichnung von Hochgeschwindigkeitsprozessen wie dem Fall eines Balls oder der Bewegung einer rotierenden Scheibe (1950 U/min).
• Erfassung dynamischer Prozesse bei extrem schwachem Licht, z. B. das Abreißen einer winzigen Flamme.

Potenzielle Anwendungen:

• Profifotografie, Videoproduktion und Bildverarbeitung.
• Szenarien mit hohen technischen Anforderungen, bei denen traditionelle Kameras aufgrund physikalischer Limitierungen oder Größe an ihre Grenzen stoßen.

Fazit:

Die HS-MAC verbindet extrem hohe Bildraten, außergewöhnliche Lichtempfindlichkeit und eine kompakte Bauweise. Sie hat das Potenzial, die Hochgeschwindigkeitsfotografie zu revolutionieren und neue Möglichkeiten für professionelle Anwender zu schaffen.

Siehe auch Artikel: Mini-Kamera nach Vorbild von Insektenaugen

Technologie für die Zukunft