ETH Lausanne
23.04.2020, 10:32 Uhr
«MegaX», die schnellste Kamera der Welt
24'000 Aufnahmen pro Sekunde. Das schafft die wohl schnellste Kamera der Welt «MegaX», die an der ETH Lausanne in Zusammenarbeit mit Canon entwickelt wird.
So sieht der Prototyp der schnellsten Kamera der Welt aus
(Quelle: EPFL)
Mit «MegaX» hat Forscher Edoardo Charbon an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) gemeinsam mit dem japanischen Hersteller Canon die mit grossem Abstand schnellste Kamera der Welt entwickelt. Sie macht einzelne Lichtteilchen sichtbar, die für das Auge nicht zu sehen sind. Diese werden erst sichtbar, wenn sie einen Strom bilden, wie es ein Laserpointer tut.
Sogar Photonen erkennbar
MegaX nimmt pro Sekunde 24'000 Bilder auf, bei Kinofilmen sind es übrigens nur 24. «Wir mussten die Abspielgeschwindigkeit um das 300-Millionen-Fache verlangsamen, um einzelne Photonen sehen zu können», so Charbon. Das Gerät sei der Höhepunkt seiner vor 15 Jahren begonnenen Beschäftigung mit der Einzelphotonen-Lawinendiode, auch Avalanche-Photodioden genannt. Das sind hochempfindliche, extrem schnelle Dioden, die in künftigen Generationen von Bildsensoren verwendet werden.
Die neue Kamera ist zusätzlich in der Lage, die Zeit zu messen, die ein Photon braucht, um vom aussendenden Objekt bis zum Bildsensor zu gelangen. Mit dieser Zusatzinformation ist es möglich, 3D-Bilder zu erstellen. Die Kamera könnte in industriell genutzten Systemen mit virtueller und erweiterter Realität eingesetzt werden. Das Geheimnis der Kamera: Sie fängt Photon für Photon ein und verwandelt sie in elektrische Signale, die in ein Speichersystem fliessen. Der Einfangprozess dauert gerade einmal eine Nanosekunde.
Weitere Optimierung als Ziel
MegaX stellt hell und weniger hell beleuchtete Objekte gleich gut dar, während Bilder herkömmlicher Kameras eher Schwarz-Weiss-Eindrücke vermitteln. Die Neuentwicklung übertrifft laut Charbon heutige Kameras um ein Vielfaches. «Unser Ziel ist es nicht, eine Alternative zu heutigen Kameras zu bauen», so der Optik-Spezialist. Die Bildpunkte sollen verkleinert werden. Heute beträgt der Durchmesser neun Mikrometer. Nahziel sind 2,2 Mikrometer. Wenn das gelingt, mausert sich die MegaX zur 4D-Kamera. Sie wird dann neben den drei räumlichen Dimensionen auch die Zeit erfassen. Gleichzeitig soll die Auflösung noch weiter verbessert werden.
