Digitalfotografie: Digitalkamera filmt mit Lichtgeschwindigkeit

Eine Kamera, die Licht filmen und versteckte Objekte aufspüren kann, haben Forscher aus Schottland entwickelt. Sie stellen die Wunderkamera, die mit einer Belichtungszeit von 67 Pikosekunden arbeitet, derzeit in London vor.

Artikel veröffentlicht am 2. Juli 2014, 12:02 Uhr, Werner Pluta

Spezialkamera aus Schottland: 15 Milliarden Bilder pro Sekunde (Bild: Heriot Watt University/Screenshot: Golem.de)

Eine Kamera, die buchstäblich mit Lichtgeschwindigkeit fotografiert, haben Forscher der Heriot Watt Universität in Edinburgh gebaut: Sie ist so schnell, dass sie Lichtteilchen bei ihrer Reise durch die Luft aufnehmen kann. Das Team um Jonathan Leach stellt die Kamera bei einer Ausstellung der britischen Wissenschaftsgesellschaft Royal Society vor.

Der Chip der Kamera besteht aus einer Matrix von 32 x 32 Pixeln. Die Pixel sind zehnmal so lichtempfindlich wie das menschliche Auge und haben die unglaublich kurze Belichtungszeit von 67 Pikosekunden - das entspricht einer Rate von 15 Milliarden Bildern pro Sekunde. Eine Pikosekunde ist eine Billionstelsekunde. Jedes Pixel kann einzeln angesteuert werden. So ausgestattet kann die Kamera Licht aufnehmen, das sich durch die Luft bewegt oder durch Objekte gestreut wird.

Laserpulse

Zum Aufbau gehört ein Laser, der Lichtpulse aussendet. Gleichzeitig mit einem Puls schickt der Laser ein Signal an die Kamera. Das startet die Zeitschaltuhren aller Pixel.

Auf ihrem Weg kollidieren die Pulse mit Luftmolekülen, wodurch einzelne Photonen abgelenkt werden. Einige von ihnen erreichen die Kamera und treffen auf die Pixel. Kommt ein Photon bei einem Pixel an, stoppt die Zeitschaltuhr und der Moment des Auftreffens wird aufgezeichnet. Auf diese Weise kann die Kamera ein Video davon aufzeichnen, wie Licht sich durch die Luft bewegt. Daneben kann die Kamera aber auch Objekte aufnehmen, die sie gar nicht sieht, etwa weil sie hinter einer Mauer versteckt sind.

Zeitvergleich

Von dem Objekt oder der Person prallen auch Photonen ab und werden in Richtung des Kamerasensors abgelenkt. Aus dem Vergleich des Zeitpunkts, zu dem der Laserpuls ausgesendet wurde, und der Ankunft des Photons lässt sich errechnen, wo sich der Gegenstand oder der Mensch befindet.

Zudem kann aus der Art und Weise, wie die Photonen abgelenkt werden, ermittelt werden, was es war, das sie abgelenkt - sprich: Es lässt sich erkennen, ob es ein Mensch, ein Tier oder Gegenstand ist. "Ein Mensch oder ein Hund oder ein Auto hat eine einzigartige Signatur, die unsere Kamera erkennen kann", habe Leach bei der Präsentation erklärt, berichtet das IT-Nachrichtenangebot Motherboard.

Anwendung in der Medizin

Anwendungen für die Kamera sehen die Entwickler unter anderem in der Medizin: Sie könne beispielsweise in neuartige Endoskopiegeräte für die Diagnose integriert werden. Eine andere Möglichkeit sei, die Kameratechnik bei der Suche nach Verschütteten einzusetzen.

Die Summer Science Exhibition findet in den Räumen der Royal Society in London statt. Sie geht noch bis zum 6. Juli. Der Eintritt ist frei.