Kamera DRUM využíva technológiu projektora, aby zachytila 4,8 miliónov snímok za sekundu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 25. 9. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vo všeobecnosti povedané, ak chcete zachytiť ostré snímky šialene rýchlych pohybov, ako sú molekulárne interakcie alebo kvapky vody, budete potrebovať super drahé snímacie zariadenie. Výskumníci teraz vyvinuli systém postavený pomocou technológie projektora, ktorý by mohol výrazne znížiť náklady na túto techniku.
Výskumný tím zložený z členov kanadského Institut national de la recherche scientifique (INRS), univerzity Concordia a Meta Platforms vyvinul novä kameru, ktorá je schopná zachytiť udalosť pri jedinej expozícii rýchlosťou 4,8 milióna snímok za sekundu s „časovým rozlíšením 0,37 µs a hĺbku sekvencie sedem snímok“. Technológia s názvom DRUM bola pritom postavená s použitím bežne dostupných komponentov a za zlomok ceny komerčne dostupných systémov.
„Naša kamera využíva úplne novú metódu na dosiahnutie vysokorýchlostného zobrazovania,“ povedal Jinyang Liang z INRS. „Má rýchlosť zobrazovania a priestorové rozlíšenie podobné komerčným vysokorýchlostným kamerám, ale používa bežne dostupné komponenty, ktoré by pravdepodobne stáli menej ako desatinu z cien dnešných ultrarýchlych kamier, ktoré môžu začínať na takmer 100 000 dolároch“.
Vývoj sa sústreďuje na novú metódu časového hradla nazývanú ako časovo premenná optická difrakcia. V bežnom fotoaparáte ovláda hradlo v tvare uzávierky množstvo svetla dopadajúceho na snímač. Časové hradlo zahŕňa rýchle otvorenie a zatvorenie hradla niekoľkokrát, aby sa zachytilo krátke vysokorýchlostné video.
Tím prišiel na spôsob časového hradla pomocou difrakcie svetla, ktorá zahŕňala „rýchlu zmenu uhla sklonu periodických faziet na difrakčnej mriežke“, aby sa vytvorilo množstvo kópií dopadajúceho svetla pohybujúceho sa v rôznych smeroch. Toto efektívne oddelilo snímky v rôznych časových bodoch, aby sa vytvoril veľmi krátky ultrarýchly časozberný film.
„Našťastie je možné dosiahnuť tento typ šíreného difrakčného hradla pomocou digitálneho mikrozrkadlového zariadenia (DMZ), čiže bežného optického komponentu v projektoroch, nekonvenčným spôsobom,“ povedal Liang. "DMZ sú sériovo vyrábané a nevyžadujú žiadny mechanický pohyb na výrobu difrakčného hradla, vďaka čomu je systém nákladovo efektívny a stabilný“.
Kamera s difrakčným hradlom pre ultra-vysokorýchlostné mapovanie v reálnom čase (Diffraction-gated Real-time Ultra-high-speed Mapping – DRUM) je schopná zachytiť sedem snímok pre každý z týchto filmov. Multidisciplinárny tím projektu testoval prístroj kamerovým záznamom lasera interagujúceho s destilovanou vodou, ktorý „ukázal vývoj plazmového kanála a vývoj bubliny v reakcii na pulzný laser“.
Kamera DRUM tiež zachytila dynamiku bublín sýteného nápoja a interakcie medzi bunkovou vzorkou z cibule a ultrakrátkym laserovým pulzom. Práce na ďalšom zdokonalení technológie pokračujú, ale výskumníci vidia potenciálne aplikácie v biomedicíne a systémoch LiDAR pre autonómny transport. Článok o projekte bol nedávno publikovaný v magazíne Optica.
