Diese Erfindung könnte direkt aus dem Hause des Bond-Tüftlers Q stammen: In Kombination mit einem Laserstrahl ist es einer neuen Kamera möglich, die Bewegung verborgener Objekte darzustellen - eine Weltneuheit.

Einem neuen Kamerasystem bleibt nicht verborgen, wenn sich hinter der nächsten Ecke etwas bewegt. Ein Team um Genevieve Gariepy und Daniele Faccio von der Heriot-Watt University in Edinburgh (Großbritannien) nutzt die Reflexion eines Laserstrahlpunkts auf dem Boden, um Objekte außerhalb des Kamerasichtfelds aufzuspüren. Das System könnte beispielsweise bei der Überwachung, bei Rettungsmissionen oder zur Vermeidung von Unfällen eingesetzt werden, stellen die Forscher in der Fachzeitschrift "Nature Photonics" in Aussicht.

Technologien, die verdeckte Gegenstände sichtbar machen, sind nicht neu. "Jedoch erlauben diese Verfahren nicht das Verfolgen einer Bewegung in Echtzeit", schreiben die Wissenschaftler. Mit dem neuen Verfahren ist dies nun möglich.

Zeitliche Auflösung von 50 Billionstel Sekunden

Das Prinzip: Die Kamera ist auf einen Bodenbereich gerichtet, von dem aus eine verborgene Figur zu sehen wäre. Parallel zum Kamerasichtfeld werden sehr kurze Laserimpulse auf einen Fleck am Boden abgestrahlt. Das Licht des Laserpunkts am Boden breitet sich kugelförmig aus und erreicht auch die verborgene Figur. Diese reflektiert das Laserlicht, das dann in das Sichtfeld der Kamera gerät. Dort wird es von einer extrem empfindlichen Kamera, die einzelne Photonen (Lichtteilchen) registrieren kann, aufgenommen. Dies geschieht mit einer zeitlichen Auflösung von etwa 50 Picosekunden (Billionstel Sekunden).

Das Problem dabei ist allerdings, dass nicht nur die Figur, sondern auch die Wand und andere Dinge in der Umgebung das Laserlicht reflektieren. Hier machen sich die Forscher zunutze, dass die gesuchte Figur sich bewegt: Die verarbeitenden Algorithmen unterscheiden zwischen sich verändernden und statischen Bildpunkten, die vom reflektierten Laserlicht stammen. Die sich verändernden Pixel gehören zur gesuchten Figur. Im Versuch konnten Gariepy, Faccio und Kollegen ein Objekt verfolgen, das sich mit 2,8 Zentimetern pro Sekunde bewegt.

Größere Kameras in der Entwicklung

Um den Ort des Gegenstandes zu bestimmen, nutzten die Forscher zum einen die Zeit zwischen Laserimpuls und Reflexion: Je länger diese Zeit, desto weiter ist der Gegenstand entfernt. Zum anderen ist aus der Krümmung und aus der Richtung, aus der das reflektierte Laserlicht kommt, der Aufenthaltsort des Objekts zu ermitteln. Die Software errechnet Ellipsen mit einer großen Wahrscheinlichkeit für diesen Ort. Wo sich diese Ellipsen treffen, ist das Objekt zu finden. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler den verborgenen Gegenstand bis auf wenige Zentimeter genau lokalisieren.

Mit 32 mal 32 Pixeln ist der Aufnahmebereich der Kamera noch sehr klein. Größere Kameras dieser Art seien aber schon in der Entwicklung, schreiben die Forscher. Sie können sich vorstellen, dass ein weiterentwickeltes System es vermag, die Situation jenseits der Ecke dreidimensional wiederzugeben. Außerdem sollen Gegenstände in bis zu zehn Metern Entfernung erfasst werden können. Bisher liegt dieser Bereich bei etwa 60 Zentimetern.