Hochleistungskamera

Kamera filmt mit vier Billionen Bildern pro Sekunde

Kamera filmt mit vier Billionen Bildern pro Sekunde

Herkömmliche und professionelle Kameras mit Serienbildfunktion sind besonders gut geeignet für die Aufnahmen von in Bewegung versetzten Motiven, zum Beispiel der Sport- oder der Tierfotografie. Hier genügen bereits bis zu zehn Bildauslöser in der Sekunde um beeindruckende Bilder zu erreichen. Die schnellste Kamera der Welt kann bis zu vier Billionen Aufnahmen in der Sekunde auslösen.

Tokio (Japan). Zeitraffer-Bildreihenfolgen wirken meist sehr spektakulär. Dabei werden Details sichtbar, die mit dem bloßen Auge so nicht wahrgenommen werden können. Ein Grund hierfür ist die Flimmerverschmelzungsfrequenz oder Flimmerfusionsfrequenz. Beim Menschen liegt diese Frequenz im Normalbereich bei 22-25 Hertz, kann aber je nach Reiz oder Impuls auf etwa 80 Hertz ansteigen. Im Bereich dieser Skala werden einzelne Lichtimpulse als durchgehendes Licht wahrgenommen. Ein bekanntes Beispiel ist der mit dem bloßen Auge nicht vorhandene Flimmerzustand von Monitoren. Wenn dieser Monitor mit einer Videokamera aufgenommen wird, ist auf dem Film das Bildrauschen des Monitors gut zu erkennen. Um die Verarbeitung extrem schneller Lichtimpulse geht es auch bei der schnellsten Hochleistungskamera der Welt, der „Motion Picture Femtophotography“.

Titan-Saphir-Laser als Lichtimpulsquelle für vier Billionen Aufnahmen

Keisuke Goda und seine Kollegen von der Universitäten University of Tokyo und der Keio University in Kanagawa haben einen Prototyp einer sehr ungewöhnlichen Kamera konzipiert. Vereinfacht beschrieben funktioniert das System folgendermaßen: Als Lichtimpuls nutzten die Wissenschaftler einen Titan-Saphir-Laser, der mit der Fähigkeit von extrem kurzen unterbrochenen Lichtimpulsen auslöst. Die Geschwindigkeit liegt hier bei einer Milliarde Auslösern pro Sekunde, auch als Femtosekunde bezeichnet. Durch das Einbinden von Spiegeln und Glasfasern wird die Geschwindigkeit bis auf vier Billionen Auslöser erhöht. Diese Lichtimpulse treffen auf die Aufnahmeszene und den dahinter liegenden Aufnahmesensor. Im Testversuch wurde ein in Schwingung versetztes Punktgitter atomarer Prozesse aufgenommen. Die Besonderheit bei der Aufnahmetechnik: Jeder Teilimpuls trifft auf einen einzelnen winzigen separierten Punkt des Aufnahmesensors.

Mit der Auswertung der einzelnen Bildsequenzen lassen sich zum Beispiel Hochgeschwindigkeits-Prozesse aus den Bereichen: Chemie, Biologie und Physik in bisher nicht da gewesener Art und Weise erforschen. Mit der neuen Hochgeschwindigkeitskamera halten Goda und seine Kollegen es sogar für möglich, die Dynamik von Wärmephänomenen, die ein Sechstel der Lichtgeschwindigkeit erreichen, filmen zu können.

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