Unser Auge ist ein wahres Wunderwerk der Natur: Es funktioniert wie eine Kamera, die uns die Welt detailliert, maßstabs- und farbgetreu abbildet. Die Linse ermöglicht das Fokussieren, die halbkugelförmige Netzhaut empfängt am Augenhintergrund die Lichtsignale, und die dichtliegenden Neuronen melden dem Gehirn, was sie empfangen.

Ganz besonders nützlich für unser Sehvermögen ist dabei die gekrümmte Netzhaut. Das durch die Linse einfallende Licht wird auf der gewölbten Retina so verteilt, dass wir alle Objekte in einem sehr weiten Sichtfeld prinzipiell unverzerrt, scharf und gut ausgeleuchtet sehen.

Diese Eigenschaft ist keinesfalls selbstverständlich für eine Kamera. Tatsächlich konnte sich bislang kein technischer Nachbau mit dem menschlichen Auge messen. Ein Grund dafür war die all diesen Geräten zu Grunde liegende "planare Netzhaut". Nach einem komplizierten Linsensystem wird das Licht schließlich auf die flache fokale Ebene projiziert. Dabei entstehen unvermeidbar Verzerrungen – das Bild kann beispielsweise am Rand nach innen gekrümmt wirken oder unscharf sein. Versuchte man bislang diese Aberrationen mit einer erhöhten Linsenzahl auszugleichen, wurde dafür das Bild dunkler und die Kamera schwerer.

Jetzt haben John Rogers von der University of Illinois in Urbana-Champaign und seine Kollegen eine gekrümmte Sensorenfläche für eine Kamera entwickelt. Dies bedeutete einen hohen technischen Aufwand. Denn obwohl der Vorteil der menschlichen Augenanatomie seit Langem bekannt war, scheiterte der Nachbau bislang an der Elektronik: die winzigen so genannten Silizium-Wafer – die oblatenförmigen Scheiben, auf denen die elektronischen Bauelemente angebracht sind – lassen sich nicht biegen. Sie brechen unter der Spannung, die bereits durch leichteste Krümmung entsteht. Schon ein Prozent Kompression ist für die Elektronik fatal.

Rogers und seine Kollegen mussten bei dem Bau der gekrümmten Sensorfläche also einen Trick anwenden. Dazu verringerten sie zunächst die Größe der einzelnen elektronischen Elemente auf 100 Quadratmikrometer – eine Größe, bei der die Bauelemente die Krümmung der Oberfläche, auf der sie angebracht werden, kaum noch spüren.

Nach der Minimierung der Elektronikgröße konstruierten die Forscher eine halbkugelförmige elastische Membran, die wie ein Trommelbezug flachgezogen werden kann. Ist die Membran planar ausgebreitet, werden die Bauelemente darauf übertragen. Anschließend darf die Membran langsam in ihre ursprüngliche gekrümmte Form zurückgleiten.

Um die bei diesem Prozess auftretenden Spannungen aus den Bauelementen zu nehmen, installierten die Forscher überdies Verbindungsbrücken aus Metall zwischen den Silizium-Wafern, die die auftretenden Kräfte verteilen. Sie fanden heraus, dass die Wafer durch dieses Verfahren nur eine Kompression von 0,002 Prozent erfahren.

Erste Bilder mit der nur wenige Zentimeter großen "Augen-Kamera" zeigen viel versprechende Weitwinkelaufnahmen ohne die üblichen Verzerrungseffekte und mit verbesserter Auflösung und Belichtung. Momentan besitzt die Kamera erst 256 Pixel, sie bildet aber den Ausgangspunkt für eine mögliche neue Generation von Fotoapparaten.

Die hier entwickelte Technik bedeutet überdies auch einen Schritt auf dem Weg zur künstlichen Netzhaut. Denn mit ihrer Hilfe können bereits hochentwickelte planare Elektronikelemente in gekrümmte Ebenen übertragen werden – beispielsweise auch in Form von Implantaten in die menschliche Retina.