Genieve Gariepy fra Heriot-Watt University i Storbritannia stiller opp dukken som kameraet til høyre kan se rundt hjørnet. En lynrask laserpuls reflekteres av rommet og dukken. Refleksen sendes tilbake til gulvet foran kameraet, som fanger opp de enkelte lyspartiklene – fotonene – 20 milliarder ganger i sekundet. Slik kan et bilde av hva som er rundt hjørnet rekonstrueres i et dataprogram ut fra når de forskjellige refleksene treffer gulvet foran kameraet. (Foto: Fra YouTube-video av Heriot-Watt University.)
Genieve Gariepy fra Heriot-Watt University i Storbritannia stiller opp dukken som kameraet til høyre kan se rundt hjørnet. En lynrask laserpuls reflekteres av rommet og dukken. Refleksen sendes tilbake til gulvet foran kameraet, som fanger opp de enkelte lyspartiklene – fotonene – 20 milliarder ganger i sekundet. Slik kan et bilde av hva som er rundt hjørnet rekonstrueres i et dataprogram ut fra når de forskjellige refleksene treffer gulvet foran kameraet. (Foto: Fra YouTube-video av Heriot-Watt University.)

Kamera som ser rundt hjørner

Bygger opp bildet med reflekser fra laserstråle.

Publisert

Fortsatt er kameraet en prototyp, men forskerne håper det kan bli nyttig for å ta en forhåndstitt inn i utrygge omgivelser, for eksempel for redningsmannskaper.

Dette er første gang slik teknologi kan klare å følge objekter i bevegelse, ifølge studien i Nature Photonics.

Laserpuls mot gulvet

Hvordan virker så dette utstyret?  Det starter med en laser. Den sender en ultrakort puls med lys i en smal stråle ned mot gulvet i rommet.

Strålen blir reflektert i alle retninger fra gulvet. Siden pulsen er så kort, sprer lyset seg nærmest som en bølge, en kuleflate av lys i alle retninger fra punktet der den traff gulvet.

Kuleflaten treffer resten av rommet. Den treffer også isopordukken som forskerne fra Heriot-Watt University i Liverpool i Storbritannina har plassert bak hjørnet i rommet.

Lysekko

Men – og dette er et viktig poeng – den treffer de forskjellige veggene, gulvet, taket og dukken til forskjellige tider.

Dette begynner å ligne på noe kjent, nemlig radar og ekkolodd. Vegger, gulv, tak og dukke sender nemlig tilbake refleksjoner, eller det vi kunne kalle et lysekko.

Det er likevel en forskjell fra radar og ekkolodd: Det er ikke synslinje – eller hørselslinje – til ekkoet. Hjørnet stenger.

Superkamera

Her kommer kameraet inn i bildet. Det er et helt spesielt kamera, videreutviklet av forskerne.

Det er ikke et vanlig videokamera, med 25 bilder i sekundet. Bildebrikken er lynrask.  Her fanges bildet 20 milliarder ganger i sekundet.

Kameraet er også ekstremt lysfølsomt. Det kan registrere enkelte lyspartikler – fotoner. Hvordan kan dette hjelpe forskerne å se rundt hjørner?

Lysringer over gulvflaten

Lysekkoene – refleksene – fra det som er bak hjørnet – vegger, gulv, tak og dukke – treffer gulvet foran kameraet til forskjellig tid.

Fortsatt har disse ekkoene form av kuleflater. Kameraet ser dem omtrent som lysringer i vannet som brer seg over gulvet – til forskjellig tid.

Det blir ikke noe veldig skarpt bilde. Å lage et så raskt og lysfølsomt kamera krever noen kompromisser. Bildebrikken er på skarve 32 ganger 32 bildepunkter, eller 0,001 megapiksler.

Likevel er det nok til at et dataprogram kan rekonstruere det som laget lysekkoene bak hjørnet.






Video fra Heriot-Watt University viser virkemåten for kameraet.

Ser bevegelse

Denne teknologien har vært prøvd før. Det spesielle med dette oppsettet, er at rekonstruksjonen går så raskt.

En gang i sekundet kan forskerne få et nytt bilde. Det betyr at utstyret kan fange bevegelser i sanntid.

Faktisk er det sånn, skriver forskerne i studien, at det er en fordel at objektet beveger seg. Da er det lettere å skille det fra den stillestående bakgrunnen.

Gjort i mørke

Men hva med sterkt lys i rommet? Vil ikke det blende ut de svake refleksene fra laserpulsen?

Forsøkene ble gjort i mørke, skriver en av forskerne, Genevieve Gariepy, i en e-post til forskning.no.

Gariepy har likevel en løsning på dette problemet. Den gjør nytte av at laserlys er helt spesielt – det har bare en bestemt bølgelengde, eller farge.

Filter mot strølys

Laserbølgen som Gariepy og kollegene hans brukte, har en bølgelengde på 800 nanometer. Det tilsvarer rødt lys.

Hvis du plasserer et filter foran kameraet som bare slipper gjennom denne ene bølgelengden eller fargen, så stenger du ute mesteparten av det vanlige lyset i rommet.

– Vi har begynt å undersøke dette og ser at vi kan tolerere at lysene er på i laboratoriet og fortsatt få et signal som er likt det vi fikk med lysene av, skriver Gariepy.

– Etter hvert som vi arbeider videre på denne teknologien vil vi forsøke å forbedre systemet, slik at det er bærbart og praktisk å bruke utenfor laboratoriet og til og med i dagslys, skriver hun.

Referanse:

Genevieve Gariepy m.fl: Detection and tracking of moving objects hidden from view, Nature Photonics, 7. desember 2015, DOI: 10.1038/nphoton.2015.234, sammendrag.