Zeiss’ Holocam macht Fenster zu Kameras
(digitalcameraworld.com)- Holocam von Zeiss ist eine holografiebasierte Technologie, mit der transparente Medien wie Fensterscheiben, Laptop-Displays, Autoscheiben oder Glas in Haustüren wie Kameras genutzt werden können
- Wenn die Kamera transparent in ein Display integriert wird, lässt sie sich ohne Cutout oder Punch-Hole platzieren; außerdem kann sie bei Videoanrufen das Problem des Blickkontakts verringern
- Das Grundprinzip besteht darin, einfallendes Licht über holografisches In-Coupling, Lichtführung und De-Coupling-Elemente in einem transparenten Medium zu einem verborgenen Bildsensor umzulenken
- Die CES-2024-Präsentation konzentrierte sich auf Zeiss’ Multifunctional Smart Glass und Anwendungen im Auto; daraus ergeben sich Einsatzfälle wie Smart Doorbells, Webcams, Parkkameras, Gesichts-/Gestenerkennung und Erkennung von Fahrermüdigkeit
- Es gibt Bedenken wegen versteckter Kameras, weil sogar Fenster oder Duschtüren wie Überwachungsgeräte genutzt werden könnten; bei Alltagsprodukten gehen Komfort und Datenschutzfragen daher Hand in Hand
Grundkonzept von Holocam
- Zeiss stellte Holocam auf der CES 2024 vor; die Technologie lässt transparente Medien wie Glas oder Displays wie Kameras funktionieren
- Als Einsatzbereiche werden Autoscheiben, Laptop-Displays und Glas in Haustüren genannt
- Transparentes Glas oder ein Display kann so genutzt werden, als hätte es einen unsichtbaren Bildsensor
Wie transparente Kameras das Display-Design verändern
- Wenn sich eine Kamera vollständig transparent machen lässt, werden Cutouts oder Punch-Holes im Display überflüssig
- Bei Videoanrufen kann die Kamera auf dem Display oder an einer gewünschten Stelle im Display platziert werden, was natürlicheren Blickkontakt mit dem Gesprächspartner ermöglicht
- Auch Nutzungsarten wie eine „Webcam, bei der man überall auf den Bildschirm schauen kann“ werden möglich
Funktionsweise
- Holocam ist so aufgebaut, dass Licht, das in ein transparentes Medium einfällt, zu einem verborgenen Bildsensor geleitet wird
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Zentrale optische Elemente
- holografisches In-Coupling (holographic in-coupling)
- Lichtführung (light guiding)
- De-Coupling (de-coupling)
- Auch ohne dass die gesamte Glasscheibe wie ein sichtbares Kameramodul hervorsteht, kann Licht zum Sensor übertragen werden
Fokus und Anwendungsbeispiele auf der CES 2024
- Zeiss’ CES-Präsentation legte den Schwerpunkt auf das gesamte Multifunctional Smart Glass-System und Anwendungen im Auto
- Im Mittelpunkt standen Beispiele, wie Holografie die Bedienbarkeit im Auto verbessert; die Technologie könnte aber auf ein breiteres Produktspektrum ausgeweitet werden
- Mögliche Anwendungen sind:
- Smart Doorbells ohne separates Kameramodul
- Webcams, bei denen man überall auf den Bildschirm schauen kann
- vollständig versteckbare Parkkameras
- displaybasierte Gesichts- oder Gestenerkennung
- Türentriegelung per Gesichtserkennung
- Erkennung von Fahrermüdigkeit
- Smartphones und Tablets ohne Notch oder Punch-Hole
Optische Möglichkeiten und offene Fragen
- Wenn die gesamte Glasscheibe wie ein Kameraobjektiv genutzt wird, entstehen neue optische Möglichkeiten
- In Zeiss’ Beschreibung finden sich „large aperture invisible camera“ und „individual adjustment of orientation and size of the field of views“
- Wie groß die maximale Blende und der Fokusbereich solcher Kameras sein können, bleibt noch eine offene Frage
Datenschutzbedenken
- Technologien wie Holocam können direkt mit dem Problem versteckter Kameras verbunden sein
- Angesichts der Sorgen über versteckte Kameras in Airbnbs wirkt die Möglichkeit, dass sogar Fenster oder Duschtüren in Mietunterkünften zur Überwachung genutzt werden könnten, beunruhigend
- Die Technologie selbst ist spannend, doch wenn sie im Alltag eingesetzt wird, wird entscheidend, wie mit der Existenz unsichtbarer Kameras umgegangen wird
1 Kommentare
Hacker-News-Meinungen
Für alle, die sich Sorgen machen: Das ist derzeit hoch spezialisertes Glas, dessen Herstellung extrem komplex ist, und nach den Gesetzen der Thermodynamik kann es auch nicht zu 100 % transparent sein.
Es ist nichts, was Überwachung durch bestehende Fensterscheiben möglich macht; realistisch wäre es nur bei Neuinstallationen, wenn Platz für die unterstützende Ausrüstung vorhanden ist und Kosten im Bereich von Zehn- bis Hunderttausenden Dollar drin sind.
Solches Kameraglas wird mindestens eine leichte Tönung haben, für Spezialanwendungen eingesetzt werden, und Signal-Rausch-Verhältnis, Auflösung sowie Low-Light-Performance dürften ziemlich schlecht sein.
Die strukturellen Komponenten dieser Technik werden derzeit vor allem in extrem teuren Head-up-Display-ähnlichen Anwendungen der Luft- und Raumfahrt genutzt, daher scheint es unwahrscheinlich, dass man ihr in den nächsten zehn Jahren begegnet.
Die Fernsensortechnik, über die man sich heute eher Sorgen machen sollte, ist RF-Überwachung mit einer Kombination aus mmWave, wanddurchdringendem Radar und Wi‑Fi-Interferometrie. Dazu kommt, dass iPhones zwar MAC-Randomisierung nutzen, andere Geräte – einschließlich Auto-TPMS – aber nicht. Geiger-Mode-Lidar ist ebenfalls interessant; eine Firma, bei der ich früher gearbeitet habe, hat in einer Demo einmal das Innere des Hauses einer Person kartiert.
Pinhole-Kameras mit 2 mm Linse sind bereits billig und leicht erhältlich; bei so vielen Optionen gibt es kaum einen Grund, eine teure „Fensterkamera“ zu verwenden.
Wenn man sich um staatliche Überwachung oder gut finanzierte Gegner sorgt, ist das beachtenswert, aber die meisten von uns fallen nicht in diese Kategorie.
Normales Glas ist schon im sichtbaren Licht nicht zu 100 % transparent. Wenn die Sorge ist, ob es leicht zu erkennen ist, sollte man wohl auf die Unterschiede im sichtbaren Bereich schauen.
Außerdem werden manche Gläser absichtlich eingefärbt, und dynamische Tönungssteuerung ist hier ein Anwendungsgebiet. Theoretisch könnte man vermutlich schon durch das Erfassen von Reflexionen an den Glaskanten ein halbwegs brauchbares Signal bekommen.
Heute kann man sogar eine 3D-Rekonstruktion machen, indem man eine Spiegelkugel mit einer Kamera filmt. Das Rauschen wäre groß, aber es gäbe ein Signal. Wenn Projektion möglich ist, sollte auch das Umgekehrte möglich sein; ich glaube nicht, dass die innere Glasstruktur so stark richtungsabhängig ist. Ich habe vor langer Zeit Optik gemacht, also übersehe ich vielleicht etwas.
Ein System, das eine beliebige Glasscheibe analysiert und alle Transformationen ableitet, um sie als hochpräzisen Wellenleiter zu nutzen? Tatsächlich hatte mich früher einmal ein Manager gebeten, so etwas zu entwickeln, und ich fragte, ob wir dafür ein paar Dutzend Optik-Promovierte einstellen dürften.
Der Artikel ist dürftig, weil er nur die Kamerakomponente behandelt. Merkwürdigerweise wurde ein Stockbild zu holografischen/optischen Displays ausgewählt, ohne danach überhaupt darauf einzugehen.
Die Zeiss-Seite ist deutlich lesenswerter: https://www.zeiss.com/corporate/en/about-zeiss/present/newsr...
Kurz gesagt: ZEISS hat auf der CES 2024 holografisches Smart Glass für Displays, Projektion und Filterung sowie als separate Komponente eine holografische Kamera vorgestellt.
Holocam nutzt Kopplungs-, Entkopplungs- und Lichtführungselemente, um einfallendes Licht zu einem versteckten Sensor zu leiten; im sichtbaren Bereich sind daher keine Aussparungen oder Einbauräume nötig.
ZEISS plant offenbar nicht, selbst Hersteller zu werden, sondern möchte anderen Unternehmen die Nutzung dieser Technologie ermöglichen.
Der Rest ist im Grunde alles eher irreführende Künstlergrafik.
„Auch Glasoberflächen können Energie erzeugen. Die mikrooptische Schicht der Fensterscheibe nimmt einfallendes Sonnenlicht auf und leitet es in konzentrierter Form an Solarzellen weiter. Das verbindet die Vorteile herkömmlicher Fenster – natürliches Licht und uneingeschränkte Sicht – mit dem zusätzlichen Vorteil effizienter Energieproduktion.“ Das ist wirklich erstaunlich.
Möglicherweise gibt es zusätzliche Ätzungen oder Beschichtungen auf der Windschutzscheibe, um die nötigen Winkel zu unterstützen.
Es scheint auch möglich, die Kamera an anderer Stelle zu platzieren und die Windschutzscheibe oder anderes Glas auf ähnliche Weise unauffällig zu modifizieren, um andere Objekte zu betrachten.
Zweitens: Punkt 3 fühlt sich für mich immer wie ein Warnsignal an. Manchmal ist das ein Code für „funktioniert im Labor, aber wir wissen nicht, wie man es herstellt“. Ähnlich wie „wir haben eine großartige Programmidee, die man lizenzieren kann, aber hier gibt es niemanden, der tatsächlich programmieren kann“.
Drittens: Die Tragweite, wenn das massentauglich wird, lässt sich kaum überschätzen. Man könnte transparente Displays wie in Science-Fiction-Filmen bauen, Videokonferenzsysteme mit richtigem Blickkontakt ermöglichen und Spiegel umsetzen, die zeigen, wie man in anderer Kleidung aussieht.
Allerdings dämpft Punkt 3 meine Begeisterung. Ich frage mich, ob ich die Ankündigung verpasst habe, dass es auf der CES tatsächlich ausgestellt war. Wenn es eine echte Ausstellung war, hätte ich ernsthaft erwogen, nach Las Vegas zu fliegen, um es mir anzusehen.
Das ist ein umgekehrter Lichtleiter. Beamforming machen wir schon seit Langem, und dass der umgekehrte Weg – Imaging durch eine Lichtleitung – möglich ist, ist nicht überraschend
Das Kernproblem ist, genügend Energie einzusammeln. Bei einem gut beleuchteten Objekt wie einem Badezimmerspiegel dürfte es ziemlich gut funktionieren, weil der Spiegel hinter dem Lichtleiter liegt
Wenn der Lichtleiter zu effizient ist, wirkt er opak, also braucht es einen Kompromiss
Die Formulierung „jedes beliebige Fenster umrüsten“ ist ziemlich irreführend. Wenn ich nichts übersehen habe, braucht man sehr spezielles Glas oder zumindest eine spezielle Beschichtung bzw. ein Laminat
Für Leute, die sich um Privatsphäre sorgen: Es ist fast immer einfacher und billiger, irgendwo eine winzige Spionagekamera anzubringen
Ich glaube nicht, dass Zeiss plötzlich margenschwaches Billigglas verkaufen will
Das schwächt das Datenschutzargument aber nicht wesentlich ab. Selbst wenn die Lizenz kostenlos wäre, dürften die Herstellungskosten der Komponenten sicher um mehrere Größenordnungen höher liegen als bei heutiger Technik, die einen ähnlichen Zweck erfüllt
https://www.microsoft.com/applied-sciences/projects/the-wedg...
Das Gegenteil, also der Signalempfang, ist bei praktisch jeder Frequenz noch ziemlich frische Spitzentechnologie
So etwas ist inzwischen einfach geworden und lässt sich in mehreren Stufen bis in den Mikrometerbereich bauen. In etwa: „NSA, setzt einen simplen optischen Prince Rupert’s drop auf ein synthetisches Auge.“ Also eine Faserlinse, die sich selbst zerstört, wenn sie entdeckt wird
Vor einigen Jahren war ich bei Zeiss in Oberkochen. Der Hauptsitz war beeindruckend, und es gab dort auch einige alte Lithografien. Einige Geräte kosteten, glaube ich, etwa 80 Millionen Dollar
Die Anlage auf der anderen Seite der Autobahn war so empfindlich, dass schon vorbeifahrende Lkw die Geräte zum Schwingen brachten; um das zu verhindern, musste die Autobahn mit Dämpfungsmaterial ausgelegt werden
Davor hatte man das Fundament bereits auf eine Art Aufhängung gesetzt. Ein Kollege sagte, Zeiss sei das Unternehmen in Europa, das die meisten Promovierten einstellt
Die Geräte sind so empfindlich, dass die Klimaanlagen der gesamten Anlage auf Aufhängungen montiert werden mussten, und man bittet wohl darum, auf dem Campus beim Fahren nicht stark zu beschleunigen oder abzubremsen
Dem Satz „Angesichts der Angst vor versteckten Kameras in Airbnbs ist die Vorstellung, dass jedes Fenster in einer Mietunterkunft – sogar die Tür der Duschkabine – zu einem Überwachungsgerät werden könnte, ziemlich beunruhigend“ stimme ich zu
Diese Technik hat wirklich interessante potenzielle Anwendungen, hat aber zugleich auch eine ziemlich beunruhigende Seite
Die Allgegenwart von Kamerahandys und das Aufkommen von Technologien wie Meta-Brillen treiben uns bereits in eine beunruhigende, aber interessante und manchmal nützliche Richtung. Trotzdem machen mir einige dieser hochmodernen Konzepte Sorgen. Auch Wi-Fi, das durch Wände sieht, kommt mir dabei in den Sinn
Die Leute mochten an Google Glass nicht, dass es jederzeit filmen konnte; jetzt könnte sogar die physische Kamera unsichtbar sein
Soweit ich weiß, haben Ray-Ban/Meta eine Sensorik, die erkennt, ob der Träger das Licht verdeckt, das anzeigt, dass die Kamera aktiv ist. Wenn aber jedes Stück Glas zur Kamera werden kann, weiß ich nicht, wie dieser Ansatz funktionieren soll
Beim Suchen habe ich ein Patent gefunden, das damit zusammenhängen könnte: https://patents.google.com/patent/WO2020225109A1/en
Es verwendet den Ausdruck „Holocam“, basiert auf Deutsch, und die Pressemitteilung nennt als einen der frühen Hauptanwendungsfälle Automotive-Anwendungen – was passt, weil Audi der Anmelder ist. Da es eine Übersetzung aus dem Deutschen ist, ist es etwas schwerer zu lesen als ein übliches Patent.
Es ist frustrierend, dass es außer den kühnen, aber vagen Behauptungen in der Pressemitteilung keinerlei tiefere Informationen gibt. Rein nach der PR klingt es wie ein wundersamer Durchbruch, der alles verändern wird.
Die originale Pressemitteilung von Zeiss ergänzt nur ungefähr: „Die Transparenz der holografischen Schicht hat nur minimalen Einfluss auf die Schärfe der Bildwiedergabe. Zur Ergänzung des sichtbaren Bildes können auch spektrale Bestandteile als zusätzliche Information erfasst werden. Die daraus resultierenden Daten liefern Einblicke in Umweltbelastungen wie Luftverschmutzung und UV-Exposition.“
Erfahrungsgemäß gehen solche kühnen und vagen Behauptungen in der Praxis aber mit erheblichen Kompromissen und Einschränkungen bei Kosten, Leistung, Wiedergabetreue, Größe, Geschwindigkeit usw. einher, die den Einsatzbereich begrenzen. Das gilt besonders für frühe Implementierungen neuer Technologien.
Trotzdem könnte es interessant und nützlich sein. Leider hat sich Zeiss’ Marketing dafür entschieden, Verstecken zu spielen, statt eine technische Erklärung zu veröffentlichen, die die relevanten Kompromisse und Einschränkungen zusammenfasst; dadurch hat man kaum eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, wo es nützlich sein könnte.
Wenn ich mit jemandem von Zeiss sprechen könnte, würde ich zuerst fragen, wie stark die zusätzlichen Komponenten die optischen Eigenschaften des Glases beeinflussen, welche Auflösung die resultierenden Bilddaten haben und wie groß die Randkomponenten sind bzw. wie weit sie vom Erfassungsbereich entfernt sein können.
Außerdem würde mich interessieren, wie sich die Ausgabe des resultierenden Imaging-Systems zu klassischen Kamera- und Objektivkennzahlen wie Blendenzahl, Blende, Größe und Dichte des Bildsensors, Gain und Brennweite verhält. Schließlich ist Zeiss ja ein Optikunternehmen.
Der im Beschreibungsteil genannte Aufsatz ist hier zu lesen: https://www.academia.edu/52566311/_title_Volume_phase_hologr...
Die in den Patentzeichnungen mit 20 und 22 markierten Elemente sind solche Gitter; vermutlich mit um 45 Grad geneigten Fransen.
Weitere Informationen bekommt man auch aus anderen Patenten, die dieses Patent zitieren. Das folgende Patent stammt von einem der Miterfinder des späteren Patents: https://patents.google.com/patent/DE102019206354A1/en
Ich habe ein paar Minuten gesucht, aber Zeiss scheint bisher außer der Pressemitteilung noch nichts veröffentlicht zu haben: https://www.zeiss.com/corporate/en/about-zeiss/present/newsr...
Der Teil „Auch Glasflächen können Energie erzeugen. Eine mikrooptische Schicht in der Fensterscheibe nimmt einfallendes Sonnenlicht auf und leitet es in konzentrierter Form an Solarzellen weiter. Das verbindet die Vorteile herkömmlicher Fenster – Tageslicht und uneingeschränkte Sicht – mit dem zusätzlichen Nutzen effizienter Energieerzeugung“ ist ziemlich cool.
Allerdings wird keinerlei Wirkungsgrad genannt, deshalb fühlt sich dieser Teil der Pressemitteilung ein wenig nach Rauch und Spiegeln an.
Such nach „Non-line-of-sight imaging“, also NLOS. Allein ein öffentliches Paper ist schon auf diesem Niveau: https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2024468118
Wenn das der öffentlich verfügbare Stand ist, fragt man sich, was Geheimdienste wohl haben.
Dieses Video zeigt meiner Meinung nach besser als der Artikel, wovon sie sprechen: https://www.youtube.com/watch?v=NORPeCcIXRQ