Camera kijkt het hoekje om

Ook zonder spiegel is het nu mogelijk om om een hoekje te kijken. Wetenschappers van het Amerikaanse instituut MIT brachten een verborgen poppetje in beeld met de schaarse lichtstralen die via een wand op de pop terecht komen. Ze publiceerden hun werk gisteren in Nature Communications.

Wat het team van Andreas Velten en Ramesh Raskar doet, lijkt op een echoscopie, maar dan met laserlicht. Dan zendt een laser lichtpulsen uit en met de weerkaatste pulsen wordt een beeld gevormd. Maar Velten en Raskar doen iets wat ingewikkelder is: ze laten het licht ook nog tweemaal reflecteren. Doordat aan ieder oppervlak verstrooiing in alle richtingen optreedt, is het licht dat uiteindelijk terugkomt een fractie van het uitgestuurde laserlicht.

Het team kwam anderhalf jaar geleden al in het nieuws toen ze aankondigden met deze techniek te werken. Destijds konden ze 3D-objecten alleen als vage strepen afbeelden. Nu brengen ze dingen in beeld met een nauwkeurigheid van 0,5 tot 1 centimeter. „De mensen op MIT profiteren van de grote vooruitgang op het gebied van ultrasnelle lasers, en van ultrasnelle camera’s met een grote rekenkracht”, legt Allard Mosk van de Universiteit Twente uit.

‘Ultrasnel’ moet hier letterlijk genomen worden. Velten en Raskar bestookten het poppetje via de muur met een laser die laserpulsen uitzendt als mitrailleurvuur: extreem korte pulsen van 0,00005 miljardste seconde. En ze namen de reflectie ervan waar met een camera die zo snel is dat die zo’n puls afzonderlijk waarneemt. Die maakt in 0,002 miljardste seconde een beeld. In die tijd legt een lichtstraal slechts 0,6 millimeter af.

Met zulke optische technieken wordt het mogelijk om de reistijd van een afzonderlijke laserpuls te bepalen, en dus de afstand tot het poppetje. Door de richting van de laser steeds iets te veranderen, wordt de vorm van het object berekend. „Het algoritme lijkt op dat uit echografie, maar met nieuwe elementen”, zegt Mosk. Hij is zelf hoogleraar in de nanofotonica bij het nano-instituut Mesa+.

De MIT-wetenschappers denken dat hun techniek bruikbaar kan zijn om bij rampen gevaarlijk terrein te verkennen, of om in het verkeer auto’s achter blinde hoeken te zien. Mosk ziet vooral toepassingen bij medisch onderzoek. „Een brandweerman kan beter een camera op een bezemsteel binden als hij om een hoek wil kijken.”

De Twentse hoogleraar schat dat de techniek in vijf of tien jaar zo verbeterd kan worden, dat het mogelijk wordt om ermee in kelen of oren te kijken. Voorlopig werkt de techniek alleen nog bij opstellingen zoals op de foto. De resolutie is beperkt en er moet een tamelijk gladde muur voorhanden zijn om de laserstralen op te laten weerkaatsen.