Statt die Entwicklung in Richtung tonnenschwer und in Riesendimension weiter voranzutreiben zeigen sich andere und sehr interessante Alternativen, denn kleiner und schneller geht es auch. Optische Systeme können in Komponentenbauweise parallel betrieben werden und für kleine, schnelle und dennoch leistungsstarke Kamerasysteme besteht ebenfalls Anwendungsbedarf.

Die Mini-Airborne Kamera "Phantom Miro Airborne HD" ist ein Beispiel hierfür. Die legendäre Highspeed-Kamera " Phantom V12" oder deren Nachfolger-Systeme, wie die "Phantom 65 High-Speed Camera" sind weitere exemplarische Technologie-Anwendungen.

Die neueste Version der Mini-Luftbildkameras wird von PhaseOne kommen, quasi eine Hochleistungs-Kamera im Westentaschenformat. Diese Luftbildkamera ist die preisgünstige Variante im Vergleich zur DMC und wird als MF-System mit einer Pixelgröße von professionellen DSLR-Studiokameras deren Qualitäten wohl übertreffen.

Die iXA-180 produziert eine Bildmatrix von 80 Mio Pixeln, belichtet mit bis zu 1/1600sec und bietet zudem mehrere Wechselobjektive von mittleren Tele-Bereich bis zum Weitwinkel, fast wie man sie von einer "Spiegelreflex" gewohnt ist. Das sensorische Spektrum geht vom RGB- bis in den IR-Bereich und bei ISO 35 bis 800 erreicht sie einen guten (>75db) Dynamikspielraum. Realisiert durch einen CCD-Sensor der Größe 53.7 x 40.4 mm belichtet diese Kamera auf 5,2µm große Pixel mit einer Bildfolge von etwa 1B/sec. Da sie nur 20W an 12-30 V DC benötigt, sind somit auch Akku-Betrieb und Fernsteuerung möglich, was system-unabhängig durch USB3 und Firewire 800 konfortabel eingerichtet werden könnte. Verpackt ist ide iXA in einem solidem Alu-Gehäuse mit den Dimensionen 132x114x128.5mm. Die Marktpräsenz ist für Anfang 2012 angekündigt. Diese neue iXA-Luftbildkamera ist bereits verfügbar.

Das Gegenteil einer MegaCam ist diese MicroCam mit einem Durchmesser von nur 6mm und einer Länge von 23mm. In dem kleinen Gehäuse findet ein SVGA-CMOS (HD-TV-Auflösung ist bereits in Planung) mit Periferie-Processor und Optik platz - für die Endoskopie geht es sogar noch etwas kleiner. Als Kapsel zum Schlucken (endocape capsula) wird sie bereits erprobt und aktuell ausgestattet mit Microscheinwerfern, Funksteuerung und eigenem Bildspeicher. Diese MicoCam liefert sowohl ein RGB-Videosignal wie auch Einzelbilder in einer für diese Dimensionierung erstaunlich guten Qualität. Mittlerweile gibt es mehrere Hersteller, die nach Standard-Layouts solche Kameras produzieren.

Dieses Konzept wird sich auf dem Weltmarkt in den nächsten Jahren auch als MiniCam für Sport, Dokumentation, Videokonferenz, Spionage und Labor-Equipment durchsetzen, in der Größenordnung einer kleinen Taschenlampe, mit leistungsfähigerer Sensorik, integrierter Optik und in der Preisregion von Consumer- oder Pocket-Kameras.

Der Hersteller Canon hat für Ende 2010 einen 120 Mio Pixel-Sensor in CMOS-Technolgie angekündig mit einer Pixelbreite um die 2 µm und der wird im APS-H-Format die KB-Klasse und möglicherweise auch Videogeräte bedienen. Die Periferie erreicht derzeit einen Transport von 8 bis 9 Frames pro Sekunde, was für ein HD-Videosingal (Fullframe) noch "etwas" knapp ist. Um dennoch die 30f/sec zu gewährleisten reduziert aktuell ein schneller Algorithmus die Framefläche. Die Periferie wird letztlich die notwendige Leistung erbringen. Das begrenzende Problem könnte die Auswahl der Optik-Komponenten sein (Beugungs-Effekte, Strukturfehler, Moiré-Störungen), die in dieser Dimension zunehmend schwerer beherrschbar sind. Die sensorische Auflösungsdichte bei 120MP/589mm² wird Kompromisslösungen verlangen. Im Zeitplan der nächsten zwei Jahre müssen sowohl der Produkt-Status der Sensorik wie auch eine Marktpräsenz erreichbar sein - mal sehen was daraus wird.

Die aktuelle Entwicklung experimentiert auch mit exotischen Halbleitern, wie beispielsweise mit MoS2 - ein Material, das bisher nur in der Werkstoffmechanik und dem Maschinenbau eine Bedeutung hatte. Seit mehreren Jahren rücken die "zweidimensionalen" Halbleiter in den Fokus der Interesse, besonders Molybdändisulfid (MoS2). Dieses lamellenartige Material gehört der Feststoffgruppe der Übergangsmetall-Dichalkogenide an, wie die Graphit-Schichtkristalle. Neben den mechanischen und piezzo-elektrischen Eigenschaften zeigt MoS2 auch einen photonen-sensorischen Effekt mit Anwendungsperspektive.

Die photoelektrischen und Grenzflächeneffekte oder die rein elektronischen Eigenschaften von MoS2 sind stark abhängig von der Anzahl der atomaren Lagen. Ein großes Volumenkristall hat keine scharfe Bandlücke, die einzelne Monolage (nur 3 atomare Ebenen) zeigt hingegen schärfere Bandlücken-Charakteristika. Damit ist MoS2 nicht nur als Lamellenwerkstoff für den Maschinenbau von Interesse, sondern erweist sich als echter Halbleiter mit lichtabhängigen Eigenschaften für die optische Sensorik geeignet.

Die sensorische Schicht der MoS2-Photo-Transistors besteht aus nur drei (theoretisch fehlerfreien) atomaren Ebenen mit einer Höhe von 0.649nm. So eine extrem dünne Schicht ist für den Infrarotbereich schon quasi transparent. Die kurzwelligen Spektren im Rotband, bei etwa 676nm maximal, und der obenre Blaubereich sind das ideales Anwendungsziel. Die gesamte Bauhöhe beträgt aktuell nur etwa 450nm und könnte auf einer biegsamen Folie positioniert werden.

Interessant sind auch die Perspektiven der neueren Bio-Physik, die sich mit organischer Sensorik beschäftigt. Vor einigen Jahren waren schon die Beta-K-Moleküle im Fokus der Wissenschaft und man konnte bereits an der Idee erkennen, was die Absicht dieser Aktivitäten sein sollte. Die Frage, ob es möglich ist einen biologischen Sensor nach dem Vorbilder der Natur nachzubilden, erscheint uns futuristisch bis phantastisch. Gibt es überhaupt eine Perspektive diesen avantgardistischen Gedanken in Realität umzusetzten ? Schließlich ist bisher eindeutig die Halbleiter-Technologie der Schrittmacher von praktischer und sehr erfolgreicher Anwendung. Umso erstaunlicher sind die Ambitionen aus organischer Substanz ein Sensor zu entwickeln.

Welche Bedeutung und welchen Einfluß haben Bilder ?

Bilder sind in jeder Hinsicht eine qualitative Informationsquelle, sie dienen der Erkenntnis, der Aufklärung und der Kontrolle. Beispielsweise sind Satellitenbilder durchaus in der Lage aufzuklären wo wann und von wem welche militärische Aktion ausgeführt wurde. Wäre dieses Bildmaterial der Fernaufklärung öffentlich, dann ließen sich Suggestiv-Nachrichten und Pseudo-Dokus in ihrer taktischen Zielsetzung durchschauen. Drohnen und Satelliten können detailiert über die tatsächliche Auslastung der Infrastrukturen informieren, sie könnten sogar die Folgen der Geo-Dynamik und damit Gefahrenzonen nachweisen und so wären vermeindlich notwendige Investitionen unter "beratender" Beteiligung von ominösen Großkonzernen objektiv überprüfbar. Wo tatsächlich die gigantischen Emissionsquellen zu lokalsieren sind, wo also die Verursacher der brutalen Umweltschäden auf den Meter genau zu finden sind, wäre ebenfalls sofort zu diagnostizieren. Dann aber wäre beispielsweise dem kleinen Autofahrer die Alleinschuld nicht mehr einzureden, die Abzocke mit albernen Umweltplaketten und sinnfreien Steuern wäre in Gefahr. Die Zerstörung von Wäldern oder Havarien auf der Hochsee sind ebenfalls lokalisierbar. In öffentlichen Projekten könnten Bildquadrate kooperativ nach markanten Spuren durchsucht und dadurch erheblich schneller gefunden werden. Solche kooperativen Projekt-Versuche waren bisher nicht erwünscht. Bilder haben also auch eine politische Dimension. Suggestive Information als Verschwörungstheorie dient sogar der Kriegsbegründung ("Polen-Feldzug", Vietnam-Krieg, Irak-Krieg usw) - seriöse Aufklärung stellt die hoffnungsvolle "Pseudo-Demokatie" infrage und damit ist sie eine Gefahr für den profitabel organisierten Betrug. Gekaufte Zeugen, aufwändig produzierte Suggestiv-Dokus, gestellte Hinrichtungs- oder Kriegs-Szenen als aktueller Report und alte Archiv-Bänder neu zusammengeschnitten findet man mittlerweile in offiziellen Nachricht. Aufklärung ? Wer will das schon ? Der digitale Bildungsbürger ? Der trendige Coma-Consumer ? Die agressiv randalierenden Fanatiker ? Die bedeutungslos herumschwadronierenden Internet-Aktivisten ? Schalke gewinnt gegen FC-Kniescheibe 3:1 - das sind Nachrichten.

Eines ist jedenfalls erkennbar: Die Entwicklung ist "noch nicht" an ihre Grenzen angelangt. Vergleichweise hohe Pixeldichten sind nicht grundsätzlich gleichbedeutend mit unbeherrschbaren Verlusten an optischer Bildqualität oder hohem Rauschpegel (obwohl sie neue Problemlösungen verlagen). Die Auflösungsqualität der optischen Instrumente kann noch mithalten, auch wenn sich bereits die Spreu vom Weizen trennt. Nicht zu übersehen ist der Vormarsch der vermeindlich "billigen" CMOS-Technolgie, die im letzten Jahrzehnt kontinuierlich sichtbaren Qualitätsgewinn demonstrieren konnte. Sowohl CMOS- wie auch CCD-Technologie werden sich für die verschiedensten Kamerasysteme weiterhin spezialisieren.

Genug der lyrischen Gedichte - bis hier hin soll der kleine Exkurs reichen als ein interesse-motivierender Rundumblick zur optischen Sensorik. Wenn Euch soetwas interessiert, dann nutzt die Vorlesungen und Seminare. Weiterführende Angebote sind den Informationsquellen aus den Sirius5-Archiven zu entnehmen.    md-014, nvs-067