Neuartige Kamera zeigt versteckte Objekte
Auflösung im Submillimeterbereich lässt sich für viele Bereiche in Medizin und Technik verwenden
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Test der holografischen Kamera (Foto: Florian Willomitzer, northwestern.edu) |
Evanston (pte001/18.11.2021/06:00)
Mit einer neuartigen holographischen Kamera lassen sich Gegenstände sichtbar machen, die verdeckt sind, etwa durch die menschliche Haut, Nebel und vielleicht sogar den Schädelknochen. Sie kann sogar um die Ecke sehen. Das Gerät haben Forscher der Northwestern University in Evanston im US-Bundesstaat Illinois entwickelt. Dabei wird kohärente Strahlung, also elektromagnetische Wellen mit bestimmten Eigenschaften, auf die Stelle geworfen, an der sich das Objekt versteckt. Sie durchdringt das jeweilige Hindernis und wird von dem Objekt reflektiert. Diese Strahlen werden aufgefangen und mit Hilfe eines Computerprogramms zu einem Bild zusammengesetzt. Aufgrund seiner hohen zeitlichen Auflösung hat die Methode auch das Potenzial, sich schnell bewegende Objekte wie das schlagende Herz oder Autos abzubilden, die von Hindernissen verdeckt sind.
[b]Bewegung des schlagenden Herzens wird sichtbar[/b]
Die Auflösung ist sehr hoch, liegt im Submillimeterbereich. Daher hoffen die Forscher, sogar die kleinsten Blutgefäße nahezu in Echtzeit durch die Haut hindurch beobachten zu können. Auch andere medizinische Einsatzmöglichkeiten sind denkbar, oder Frühwarnsysteme in Autos oder Inspektionen von technischen Systemen auf kleinstem Raum.
[b]Es klappt mit allen Wellenlängen[/b]
„Unsere aktuellen Prototypen verwenden sichtbares oder infrarotes Licht, aber das Prinzip ist universell und könnte auf andere Wellenlängen ausgedehnt werden", sagt Florian Willomitzer, Assistenzprofessor für Elektrotechnik und Computertechnik. „Man kann auch Radiowellen für die Weltraumforschung einsetzen oder Schall für die Unterwasserbildgebung." Das Verfahren könne in vielen Bereichen eingesetzt werden. „Wir haben nur an der Oberfläche gekratzt."
[b]Ohne den Algorithmus geht gar nichts[/b]
Objekte, die sich hinter Gebäuden befinden, oder menschliche Organe sichtbar machen scheinen zwei völlig verschiedene Herausforderungen zu sein. Tatsächlich seien sie eng miteinander verwandt, so Willomitzer. Beide beschäftigen sich mit Streumedien, bei denen Licht auf ein Objekt trifft und es so streut, dass es direkt nicht zu sehen ist.
Willomitzer vergleicht es mit dem Versuch, die Knochen der Hand sichtbar zu machen, indem man das Licht einer Taschenlampe hindurchschickt. „Statt der Knochen sieht man nur einen hellen Fleck", so der Forscher. Das liege an der Lichtstreuung. Erst die Auswertung des Streulichts mit Hilfe eines Algorithmus mache das versteckte Objekt sichtbar.
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