Künstlicher Augapfel - Eine Innovation

Mit einem künstlichen Augapfel soll die Qualität der Bilder von Fotos entscheidend verbessert werden. Forscher haben eine Technik entwickelt, die alle Teile eines Bildes gestochen scharf erscheinen lassen. Diese innovative Entwicklung könnte demnächst in der Medizin eingesetzt werden.

Forscher aus Illinois haben eine neuartige Kamera entwickelt, die die Form einer Kugel bei einem Querschnitt von zwei Zentimetern hat. Mittlerweile arbeiten die Forscher an einer Lösung, diesen noch weiter zu verkleinern. Diese Neuentwicklung eröffnet völlig neue Möglichkeiten für Anwendungen in der Medizin.

Bei den heute bekannten Digitalkameras fällt das Licht durch die Linse auf eine glatte Fläche. Die Linse kann das Licht aber nicht genau auf den Punkt auf die Fläche projizieren, das heißt, die einbrechenden Lichtstrahlen werden gestreut, was zur Folge hat, dass niemals ein gestochen scharfes Bild entsteht. Bisher könnte nur ein komplettes System von mehreren hintereinander geschalteten Linsen dieses Problem ausgleichen, doch dann würde die Digitalkamera sehr schwer, nicht handlich und zu teuer sein.

Auf der gekrümmten Netzhaut des Auges, die die Form einer Kugel hat, tritt dieser optische Fehler nicht auf und so braucht auch der künstliche Augapfel nur eine Linse. Das neue System bietet einen entsprechend größeren Blickwinkel, eine völlig gleichmäßige Helligkeit des Bildes und viel weniger optische Fehler, als die bisher bekannten Digitalkameras. Mit einem Trick sind die Erfinder letztlich zu diesem Erfolg gekommen. Der künstliche Augapfel ist aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt. Das Kernstück bildet dabei eine gleichmäßig gekrümmte Schicht aus Sensoren, die lichtempfindlich sind, die, wie die Netzhaut des menschlichen Auges, im hinteren Teil der Kamera liegen. Die Forscher in Illinois haben eine als Transferelement benannte Bauhilfe benutzt.

Das Transferelement besteht aus einem sehr elastischen Material und ähnelt einem Tennisball, der durchgeschnitten wurde, nur dass es viel kleiner ist. Diese kleine halbe Kugel wird nun in eine Vorrichtung eingespannt, in der ihre Ränder von Armen ergriffen werden, die sie dadurch zu einer flachen und runden Scheibe dehnen. Die Arme der Vorrichtung sind zu verstellen und können die Halbkugel beliebig formen. Im Anschluss wird ein Gitter aus so genannten Silikon-Lichtsensoren mittig in die Scheibe gelegt.

Nun werden die Arme wieder in die Ausgangsposition gebracht, sodass die Scheibe wieder ihre ursprüngliche Form als Halbkugel annehmen kann.

Das elastische Gitter aus Lichtsensoren ist in der Lage, diese Krümmung mitzumachen. Über weitere Arbeitsschritte wird die lichtempfindliche Schicht dann auf die kugelförmige Innenseite eines Trägers gebracht, der den Hintergrund der Kamera verkörpert. Eine weitere Halbkugel, die in der Mitte eine Linse hat, bildet die vordere Hälfte der Kamera.

Die weitere Entwicklung dieser Innovation könnte dann theoretisch das Auge eines Menschen komplett ersetzen. Gelingt es den künstlichen Augapfel weiter zu verkleinern, könnte das dann viele Möglichkeiten in der Medizin bieten, wo mithilfe des künstlichen Augapfels Körperfunktionen überwacht werden könnten.