Entwicklung des MIT 13.10.2014, 08:52 Uhr

Hochgeschwindigkeitskamera blickt mit Laserstrahlen um die Ecke

Es klingt unglaublich, was den Forschern des Massachusetts Institute of Technology tatsächlich gelungen ist: Ihre Hochgeschwindigkeitskamera blickt um die Ecke. Möglich macht das ein ausgefuchstes System aus Lasern und Sensoren. 

Ramesh Raskars Kameras sind so schnell, dass sie dem Licht bei der Ausbreitung zusehen können. Jetzt können sie auch Photonen registrieren, die um die Ecke gelenkt werden, und daraus Umrisse verborgener Objekte zeichnen. 

Ramesh Raskars Kameras sind so schnell, dass sie dem Licht bei der Ausbreitung zusehen können. Jetzt können sie auch Photonen registrieren, die um die Ecke gelenkt werden, und daraus Umrisse verborgener Objekte zeichnen. 

Foto: MIT

Professor Ramesh Raskar vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat in der Vergangenheit bereits auf sich aufmerksam gemacht ­– mit einer Kamera, die so schnell ist, dass man beobachten kann, wie sich Licht in einer Colaflasche ausbreitet. Jetzt sorgt der Wissenschaftler erneut für Aufsehen: Die Kamera kann jetzt um die Ecke blicken, beispielsweise in einen Raum, in dem sich eine Person versteckt. 

Computer berechnet Reflektion der Photonen

Das funktioniert folgendermaßen: Die Kamera feuert kurze Lichtimpulse auf eine Fläche zwischen zwei Räumen, beispielsweise auf eine geöffnete Tür. Die Oberfläche der Tür reflektiert die Photonen in den Raum. Dort werden sie von einer Person reflektiert, schießen zurück zur Tür und erreichen den Sensor der Kamera. Und die Kamera arbeitet so schnell, dass ein Computer die unterschiedliche Flugzeit der Photonen berechnen und daraus den groben Umriss der Person erstellen kann.

Versuchsaufbau des Kamerasystems: Die Kamera links im Bild schießt Photonen auf die weiße Fläche. Die Photonen werden zur Figur gelenkt, von dieser zurück zur Fläche reflektiert und treffen anschließend auf den Kamerasensor. Aus der Flugzeit einzelner Photonen lässt sich die Figur rekonstruieren (rechts auf dem Monitor). 

Versuchsaufbau des Kamerasystems: Die Kamera links im Bild schießt Photonen auf die weiße Fläche. Die Photonen werden zur Figur gelenkt, von dieser zurück zur Fläche reflektiert und treffen anschließend auf den Kamerasensor. Aus der Flugzeit einzelner Photonen lässt sich die Figur rekonstruieren (rechts auf dem Monitor). 

Foto: MIT

Zu den Anwendungsmöglichkeiten gehören Katastropheneinsätze, bei denen sich Menschen auffinden lassen können, ohne dass sich Helfer in Gefahr begeben müssen. In der Medizin könnten zudem schnell verfügbare Aufnahmen des Körperinneren möglich werden. Das erfordert laut Raskar allerdings noch weiterer Entwicklungsarbeiten. Er ist sich jedoch sicher, dass es beim medizinischen Imaging gelingen wird, „die bisherigen Begrenzungen zu durchbrechen.” 

Professor Raskar wünschte sich als Kind Augen im Hinterkopf

Schon in früher Jugend lockte das Unsichtbare Ramesh Raskar ganz besonders. Als Kind bedauerte er sehr, hinten im Kopf keine weiteren Augen zu haben. Später faszinierte ihn dann die Microflash-Kameratechnik von Professor Harold Edgerton, der am MIT im Jahre 1964 detailliert photographierte, wie eine Kugel einen Apfel durchquert.

Die Kamera des MIT ist schnell genug, um zu filmen, wie sich Licht in einer angestrahlten Colaflasche ausbreitet. 

Die Kamera des MIT ist schnell genug, um zu filmen, wie sich Licht in einer angestrahlten Colaflasche ausbreitet. 

Foto: MIT

Raskar schloss schon frühzeitig, dass er „all das Millionen mal schneller tun könnte”. Statt einer Kugel experimentierte Raskar dann mit Photonen, die sein Forscherteam mit ultrakurzen Laserbündeln durch eine Colaflasche jagte. Eine Kamera nahm das mit einer Geschwindigkeit von 500 Milliarden Bildern in der Sekunde auf. 

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