ETH-Durchbruch: Ein Pixel, der gleichzeitig Kamera und Display ist
Was jahrzehntelang als unmöglich galt, funktioniert jetzt tatsächlich: Die ETH Zürich hat einen Pixel entwickelt, der gleichzeitig Bilder anzeigt und Licht analysiert. Das könnte Displays und Kameras grundlegend verändern.
Ein Pixel auf deinem Bildschirm leuchtet. Ein Pixel auf dem Sensor deiner Kamera misst Licht. Beides gleichzeitig – das ging bisher nicht. Das gilt seit den Anfängen der Bildschirmtechnik als so selbstverständlich, dass es kaum jemand je in Frage gestellt hat. Zumindest bis jetzt. Forschende am Optical Materials Engineering Laboratory der ETH Zürich haben dieses Grundprinzip nun erstmals durchbrochen.
Ihr sogenannter «Fourier-Pixel» kann Licht nämlich nicht nur emittieren – so entsteht das Bild auf einem Display –, sondern auch registrieren und analysieren, woraus ein Foto entsteht. Die Ergebnisse wurden diese Woche im Fachjournal Nature veröffentlicht, einer der renommiertesten wissenschaftlichen Publikationen der Welt.
Wie funktioniert das?
Der Trick steckt in der Physik von Lichtwellen. Wenn Licht auf eine Oberfläche trifft, überlagern sich die reflektierten Wellen – ein Effekt, den man «Interferenz» nennt. Stell dir zwei Wasserwellen vor, die aufeinandertreffen: Wo sie sich verstärken, entsteht ein Wellenberg. Wo sie sich auslöschen, wird das Wasser glatt. Genau dieses Prinzip nutzen die ETH-Forschenden, um Licht auf Nanometer genau zu steuern.
Die Oberfläche des Fourier-Pixels funktioniert ähnlich: Es ist auf Nanometer genau wellenförmig geformt. Wenn Licht darauf trifft, überlagern sich die reflektierten Lichtwellen genau wie zwei Wasserwellen, die aufeinandertreffen: Wo sie sich verstärken, entsteht ein Wellenberg, wo sie sich auslöschen, bleibt die Oberfläche glatt. Aus diesen Mustern – hell wo Wellen sich verstärken, dunkel wo sie sich auslöschen – entstehen Bilder. Und weil dasselbe Prinzip auch umgekehrt funktioniert, kann der Pixel gleichzeitig analysieren, was für Licht auf ihn trifft.
Das Ergebnis: ein winziges Element, das bisher zwei getrennte Bauteile ersetzen kann.
Was bedeutet das konkret?
Der offensichtlichste Anwendungsfall ist ein Gerät, das gleichzeitig Display und Kamera ist. Zum Beispiel ein Smartphone ohne sichtbare Kameralinse, weil der Bildschirm selbst «sieht». Oder medizinische Sensoren, die Bilder aufnehmen und sofort verarbeiten, ohne dass das Licht erst umständlich durch separate Optiken geleitet werden muss. Laut Studienleiter David Norris sind die neuen Pixel «in vielen Bereichen ein nützliches Werkzeug» – von der Unterhaltungselektronik bis zur Glasfaserkommunikation.
Quelle: Glauser YM, Vonk SJW, et al., Nature 2026
Noch einen Schritt weiter gedacht: Die Forschenden haben demonstriert, dass ein Fourier-Pixel gleichzeitig messen und reagieren kann, indem es einfallendes Licht analysiert und in Echtzeit einen entsprechenden Lichtstrahl aussendet. Ohne Computer dazwischen. Was das bedeutet? Sensoren, die nicht nur aufnehmen, sondern sofort antworten. Und Kameras, die ein Bild nicht erst an einen Chip zur Verarbeitung schicken müssen, bevor etwas passiert.
Noch kein Produkt – aber ein echter Durchbruch
Zur Einordnung: Was in Zürich entstanden ist, bleibt vorerst Grundlagenforschung. Ein kommerzielles Produkt ist noch weit entfernt. Der nächste Schritt ist laut dem Forschungsteam zunächst, die Methode auf eine Matrix aus mehreren Fourier-Pixeln auszuweiten – also das, was heute ein Smartphone-Sensor mit Millionen von Pixeln leistet. Bis das gelingt und industriell umsetzbar ist, dürfte noch einige Zeit vergehen.
Trotzdem ist die Publikation in Nature kein Routine-Forschungsergebnis. Das Journal akzeptiert nur Arbeiten, die als wirklich neuartig gelten. Und dass bereits ein Patentantrag eingereicht wurde und die Arbeit für den diesjährigen ETH-Spark-Award nominiert ist, deutet darauf hin, dass auch die ETH selbst an das kommerzielle Potenzial glaubt.
Der Grundstein ist gelegt.
Ich schreibe über Technik, als wäre sie Kino, und über Filme, als wären sie Realität. Zwischen Bits und Blockbustern suche ich die Geschichten, die Emotionen wecken, nicht nur Klicks. Und ja – manchmal höre ich Filmmusik lauter, als mir guttut.
Vom neuen iPhone bis zur Auferstehung der Mode aus den 80er-Jahren. Die Redaktion ordnet ein.
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